Question

【題目】二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點課題。

（1）在太陽能的作用下，以CO2為原料制取炭黑的流程如圖1所示，其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

（2）CO2經(jīng)過催化氫化合成低碳烯烴．其合成乙烯的反應(yīng)為2CO2（g）+6H2（g）CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H，幾種物質(zhì)的能量（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測得其他物質(zhì)在生成時所放出或吸收的熱量）如下表所示：

物質(zhì)	H2（g）	CO2（g）	CH2=CH2（g）	H2O（g）
能量/kJmol-1	0	-394	52	-242

則△H=_________。

（3）在2L恒容密閉容器中充入2molCO2和nmolH2，在一定條件下發(fā)生（2）中的反應(yīng)，CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比[X= ]的關(guān)系如圖2所示。

①X1_________X2（填“＞”、“＜”或“=”，下同），平衡常數(shù)KA_________KB．

②若B點的投料比為3，且從反應(yīng)開始到B點需要10min，則v（H2）=_________。

（4）以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽能將CO2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理圖如圖3。

①b電極的名稱是_________；

②產(chǎn)生丙烯的電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】

【解析】（1）在700K條件下，CO2和FeO發(fā)生反應(yīng)生成C和Fe3O4，過程1中Fe3O4分解生成FeO和O2，所以整個反應(yīng)過程中FeO作催化劑，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為CO2C+O2，故答案為：CO2C+O2；

（2）焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，則該反應(yīng)的焓變=[52+（-242）×4-（-392）×2-0]kJ/mol=-128kJ/mol，故答案為：-128kJ/mol；

（3）①相同條件下，投料比[X=]越大，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越大，根據(jù)圖知，相同溫度下X1的轉(zhuǎn)化率大于X2，所以X1＞X2；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高其平衡常數(shù)越小，溫度A＜B，所以平衡常數(shù)A＞B，故答案為：＞；＞；

②若B點的投料比為3，且從反應(yīng)開始到B點需要10min，n（CO2）=2mol，則n（H2）=10mol，B點二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為75%，則參加反應(yīng)的n（CO2）=2mol×75%=1.5mol，根據(jù)二氧化碳和氫氣之間的關(guān)系式知，參加反應(yīng)的n（H2）=3n（CO2）=4.5mol，則v（H2）===0.225mol/（L·min），故答案為：0.225mol/（L·min）；

（4）①根據(jù)圖知，生成氧氣的電極是陽極，則連接陽極的電源電極為正極，所以b為正極，故答案為：正極；

②陰極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成丙烯和水，電極反應(yīng)式為3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O，故答案為：3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O。