Question

(14分)二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。

（1）国外学者提出的由CO₂制取C的太阳能工艺如图所示

①“热分解系统”发生的反应为2Fe₃O₄6FeO+O₂↑，每分解lmolFe₃O₄转移电子的物质的量为    。

②“重整系统”发生反应的化学方程式为    。

（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H₂)：n(CO₂)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO₂(g)+6H₂(g)C₂H₄(g)+4H₂O(g)△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①曲线b表示的物质为   (写化学式)。

②该反应的△H    0(填：“>” 或“<”)

③为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是    (列举l项)。

（3）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有    (写出其中两种形式即可)。

②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为    。

Answer

（1）①2mol；② 6FeO+CO22Fe3O4+C；

（2） ①H2O；②＜；③增大压强或增大n(H2)/n(CO2)的比值；

（3） ①太阳能转化为电能、电能转化为化学能；②2CO2+12H＋+12e－C2H4+4H2O。

【解析】

试题分析：（1）①反应2Fe3O46FeO+O2↑中氧元素的化合价由—2价升高为0价，每生成1mol氧气转移4mol电子，则每分解lmolFe3O4转移电子的物质的量为2mol；②根据题给转化关系知，“重整系统”发生反应为氧化亚铁和二氧化碳在700K时发生反应生成四氧化三铁和一氧化碳，化学方程式为6FeO+CO22Fe3O4+C；（2）①根据题给图像知，平衡时氢气的物质的量随温度的升高而增大，则曲线a代表反应物CO2，曲线b、c表示生成物，又曲线b表示的物质平衡时物质的量大，结合方程式分析，曲线b表示的物质为H2O；②根据题给图像知，平衡时氢气的物质的量随温度的升高而增大，平衡逆向移动，该反应的△H＜0；③该反应为气体物质的量减小的放热反应，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或增大n(H2)/n(CO2)的比值；（3）①根据题给装置图分析，该工艺中能量转化方式主要有太阳能转化为电能、电能转化为化学能；②电解时b为电解池的阴极，发生还原反应，CO2得电子生成乙烯，电解质溶液呈酸性，利用H＋和水平衡电荷和原子，其中b极上生成乙烯的电极反应式为2CO2+12H＋+12e－C2H4+4H2O。

考点：以二氧化碳的再利用为载体考查氧化还原反应，化学方程式、电极反应式的书写，化学平衡。