Question

11．減少二氧化碳的排放是一項(xiàng)重要課題．
（1）CO₂經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO₂+6H₂?C₂H₄+4H₂O△H在0.1MPa時(shí)，按n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料，如圖1所示不同溫度（T）下，平衡時(shí)的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量（n）的關(guān)系．

①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②曲線b表示的物質(zhì)為H₂O．
③為提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是加壓．
（2）在強(qiáng)酸性的電解質(zhì)水溶液中，惰性材料做電極，電解CO₂可得到多種燃料，其原理如圖2所示．
①該工藝中能量轉(zhuǎn)化方式主要有太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
②b為電源的正（填“正”或“負(fù)”）極，電解時(shí)，生成乙烯的電極反應(yīng)式是2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O．
（3）以CO₂為原料制取碳（C）的太陽能工藝如圖3所示．
①過程1每反應(yīng)1mol Fe₃O₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol．
②過程2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是6FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe₃O₄+C．

Answer 1

分析 （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(dòng)，則正反應(yīng)放熱；可知a為CO₂的變化曲線，結(jié)合計(jì)量數(shù)關(guān)系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線；
（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乙烯，乙烯在陰極生成．據(jù)此解答；
（3）①反應(yīng)2Fe₃O₄$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O₂↑中O元素化合價(jià)由-2價(jià)升高到0價(jià)，結(jié)合元素化合價(jià)以及方程式計(jì)算；
②由示意圖可知，過程2中CO₂和FeO反應(yīng)生成Fe₃O₄和C，據(jù)此解答即可．

解答 解：（1）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(dòng)，則正反應(yīng)放熱，故答案為：＜；
②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(jì)量數(shù)關(guān)系可知b為水，c為C₂H₄的變化曲線，故答案為：H₂O；
③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)，故答案為：加壓；
（2）①太陽能電池為電源，電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，可知能量轉(zhuǎn)化形式有光能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，故答案為：太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
②電解時(shí)，二氧化碳在b極上生成乙烯，得到電子的一極為電源的正極，電極反應(yīng)式為2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O，故答案為：正；2CO₂+12H⁺+12e^-=C₂H₄+4H₂O；
（3）①反應(yīng)2Fe₃O₄$\frac{\underline{\;2300K\;}}{\;}$6FeO+O₂↑中O元素化合價(jià)由-2價(jià)升高到0價(jià)，由方程式可知，2molFe₃O₄參加反應(yīng)，生成1mol氧氣，轉(zhuǎn)移4mol電子，則每分解lmolFe₃O₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，故答案為：2mol；
②由示意圖可知，過程2中CO₂和FeO反應(yīng)生成Fe₃O₄和C，反應(yīng)的方程式為6FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe₃O₄+C，故答案為：6FeO+CO₂$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe₃O₄+C．

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