Question

二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）CO₂经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO₂(g)+6H₂(g) C₂H₄(g)+4H₂O(g)  △H

在0.1 MPa时，按n(CO₂)︰n(H₂)＝1︰3投料，如图1所示不同温度(T)下，平衡时的四种气态物质的物质的量(n)的关系。

①该反应的△H________0(填“>”、“＝”或“<”)。

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               。

（2）向2L恒容密闭容器中充入2 mol CO₂(g)和n mol H₂(g)，在一定条件下发生（1）中反应。CO₂的转化率与温度、投料比【X= n(H₂)/ n(CO₂)】的关系如图2所示：

① X₁          X₂(填“<”、“>”或“=”，下同)，平衡常数K(A)          K(B)。

② 若B点的投料比为3，则平衡常数K(B)为                  (结果保留小数后一位)。若反应从开始到B点需要10 min，则v(H₂)=                   。

（3）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，利用太阳能将CO₂转化成低碳烯烃，工作原理如图3所示。

① 该工艺中能量转化方式主要有            。

② b为电源的__________(填“正”或“负”)极，电解时，生成丙烯的电极反应式是              。

（4）以CO₂为原料制取碳(C)的太阳能工艺如图4所示。

①过程1中发生反应的化学方程式为          。

②过程2中每生成1mol Fe₃O₄转移电子的物质的量为         。

Answer

（1）①<；②增大压强(或其他合理答案)；

（2）①>；>；②170.7；0.225mol/(L·min)；

（3）①太阳能转化为电能，电能转化为化学能；②正；3CO2+18H＋+18e－=C3H6+6H2O；

（4）①2Fe3O46FeO+O2↑；②2mol；

【解析】

试题分析：（1）①由图可知，升高温度，氢气物质的量增大，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，故△H＜0，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，故答案为：加压；

（2）①相同条件下，投料比[X=]越大，二氧化碳的转化率越大，根据图知，相同温度下X1的转化率大于X2，所以X1＞X2；该反应的正反应是放热反应，温度越高其平衡常数越小，温度A＜B，所以平衡常数A＞B，故答案为：＞；＞；

②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10min，n(CO2)=2mol，则n(H2)=10mol，B点二氧化碳的转化率为75%，则参加反应的n(CO2)=2mol×75%=1.5mol，根据二氧化碳和氢气之间的关系式知，参加反应的n(H2)=3n(CO2)=4.5mol，则v(H2)===0.225mol/(L．min)，故答案为：0.225mol/(L．min)；

（3）①太阳能电池中光能转化为电能，电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯，电能转化为化学能，故答案为：太阳能转化为电能，电能转化为化学能；

②电解时，二氧化碳在连接电源a极的电极上得电子发生还原反应生成乙烯，a为电源负极，b为电源的正极，生成丙烯的电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，故答案为：正；2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；

（4）①根据图知，Fe3O4在大于2300K时分解为FeO与O2，反应方程式为2Fe3O4 6FeO+O2↑，故答案为：2Fe3O4 6FeO+O2↑；

②发生反应：6FeO(S)+CO22Fe3O4(S)+C，生成1mol Fe3O4时可以得到C的物质的量为0.5mol，转移电子为0.5mol×4=2mol，故答案为：2mol。

考点：考查了化学平衡计算、原电池和电解池原理、氧化还原反应有关计算等相关知识。