Question

13．捕集、利用CO₂是人类可持续发展的重要战略之一．

（1）用太阳能工艺捕获CO₂可得炭黑，其流程如图1所示：
①捕获1molCO₂转移电子的物质的量是4mol．
②过程2反应的化学方程式是6FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C．
（2）将CO₂催化加氢可合成低碳烯烃：2CO₂（g）+6H₂（g）?C₂H₄（g）+4H₂O（g）
按投料比n（CO₂）：n（H₂）=1：3将CO₂与H₂充入密闭容器，在0.1MPa时，测得平衡时四种气态物质，其温度（T）与物质的量（n）的关系如2图所示．
①正反应的焓变△H＜0．
②提高CO₂的转化率，可采用的方法是AC．
A．减小n（CO₂）与n（H₂）的投料比B．改变催化剂C．缩小容器体积
③3图中表示乙烯的曲线是c．
（3）以NH₃与CO₂为原料，合成尿素[化学式：CO（NH₂）₂]：
反应如下：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与NH₃形成液态水时，合成尿素的热化学方程式是2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87KJ/mol；
（4）电解CO₂可制得多种燃料：
图3是在酸性电解质溶液中，以惰性材料做电极，将CO₂转化为丙烯的原理模型．
①太阳能电池的负极是a．
②生成丙烯的电极反应式是3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₆+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①从图1流程来看CO₂～C～4mole^-，据此进行分析；
②过程2是FeO和CO₂反应生成Fe₃O₄和C；
（2）①由曲线变化可知随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热；
②提高CO₂的转化率，则平衡向正反应方向进行，并从影响平衡移动因素分析；
③可知a为CO₂的变化曲线，结合计量数关系可知b为水，c为C₂H₄的变化曲线；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式；
（4）①负极通燃料，正极通氧气；
②太阳能电池为电源，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到丙烯，丙烯在阴极生成．

解答 解：（1）①从图1流程来看CO₂～C～4mole^-，故捕获1molCO₂转移电子的物质的量是4mol，故答案为：4mol；
②过程2是FeO和CO₂反应生成Fe₃O₄和C，故化学方程式为6FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C，
故答案为：6FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C；
（2）①由曲线变化可知随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热，故答案为：＜；
②为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强减或者n（CO₂）与n（H₂）的投料比，都能使平衡向正反应方向进行，故答案为：AC；
③随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，因氢气为反应物，则另一条逐渐增多的曲线为CO₂，由计量数关系可知b为水，c为C₂H₄的变化曲线，故答案为：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
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87KJ/mol；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-87KJ/mol；
（4）①负极通燃料，正极通氧气，故a是负极，故答案为：a；
②电解时，二氧化碳在b极上生成丙烯，得到电子的一极为电源的正极，电极反应式为：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₆+6H₂O，
故答案为：3CO₂+18H⁺+18e^-=C₃H₆+6H₂O．

点评 本题涉及氧化还原、化学平衡移动以及原电池反应等知识，考查了学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．