Question

13．捕集、利用CO₂是人類可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一．

（1）用太陽能工藝捕獲CO₂可得炭黑，其流程如圖1所示：
①捕獲1molCO₂轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是4mol．
②過程2反應(yīng)的化學(xué)方程式是6FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C．
（2）將CO₂催化加氫可合成低碳烯烴：2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）
按投料比n（CO₂）：n（H₂）=1：3將CO₂與H₂充入密閉容器，在0.1MPa時，測得平衡時四種氣態(tài)物質(zhì)，其溫度（T）與物質(zhì)的量（n）的關(guān)系如2圖所示．
①正反應(yīng)的焓變△H＜0．
②提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，可采用的方法是AC．
A．減小n（CO₂）與n（H₂）的投料比B．改變催化劑C．縮小容器體積
③3圖中表示乙烯的曲線是c．
（3）以NH₃與CO₂為原料，合成尿素[化學(xué)式：CO（NH₂）₂]：
反應(yīng)如下：①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159，5kJ/mol
2NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ/mol
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
CO₂與NH₃形成液態(tài)水時，合成尿素的熱化學(xué)方程式是2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87KJ/mol；
（4）電解CO₂可制得多種燃料：
圖3是在酸性電解質(zhì)溶液中，以惰性材料做電極，將CO₂轉(zhuǎn)化為丙烯的原理模型．
①太陽能電池的負(fù)極是a．
②生成丙烯的電極反應(yīng)式是3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₆+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①從圖1流程來看CO₂～C～4mole^-，據(jù)此進(jìn)行分析；
②過程2是FeO和CO₂反應(yīng)生成Fe₃O₄和C；
（2）①由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)放熱；
②提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，則平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，并從影響平衡移動因素分析；
③可知a為CO₂的變化曲線，結(jié)合計量數(shù)關(guān)系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（4）①負(fù)極通燃料，正極通氧氣；
②太陽能電池為電源，電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液得到丙烯，丙烯在陰極生成．

解答 解：（1）①從圖1流程來看CO₂～C～4mole^-，故捕獲1molCO₂轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是4mol，故答案為：4mol；
②過程2是FeO和CO₂反應(yīng)生成Fe₃O₄和C，故化學(xué)方程式為6FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C，
故答案為：6FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C；
（2）①由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)放熱，故答案為：＜；
②為提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強(qiáng)減或者n（CO₂）與n（H₂）的投料比，都能使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故答案為：AC；
③隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，因氫氣為反應(yīng)物，則另一條逐漸增多的曲線為CO₂，由計量數(shù)關(guān)系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線，故答案為：c；
（3）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-159，5kJ/mol
2NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ/mol
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87KJ/mol；
（4）①負(fù)極通燃料，正極通氧氣，故a是負(fù)極，故答案為：a；
②電解時，二氧化碳在b極上生成丙烯，得到電子的一極為電源的正極，電極反應(yīng)式為：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₆+6H₂O，
故答案為：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₆+6H₂O．

點評 本題涉及氧化還原、化學(xué)平衡移動以及原電池反應(yīng)等知識，考查了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．