Question

二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）在太阳能的作用下，以CO₂为原料制取炭黑的流程如图1所示，其总反应的化学方程式为_________。

（2）CO₂经过催化氢化合成低碳烯烃．其合成乙烯的反应为2CO₂（g）+6H₂（g）CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H，几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量）如下表所示：

物质	H2（g）	CO2（g）	CH2=CH2（g）	H2O（g）
能量/kJ•mol^-1	0	-394	52	-242

则△H=_________。

（3）在2L恒容密闭容器中充入2molCO₂和nmol H₂，在一定条件下发生（2）中的反应，CO₂的转化率与温度、投料比[X= ]的关系如图2所示。

①X₁_________X₂（填“＞”、“＜”或“=”，下同），平衡常数K_A_________K_B．

②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10min，则v（H₂）=_________。

（4）以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO₂转化为低碳烯烃，工作原理图如图3。

①b电极的名称是_________；

②产生丙烯的电极反应式为_______________。

Answer

【解析】（1）在700K条件下，CO2和FeO发生反应生成C和Fe3O4，过程1中Fe3O4分解生成FeO和O2，所以整个反应过程中FeO作催化剂，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为CO2C+O2，故答案为：CO2C+O2；

（2）焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，则该反应的焓变=[52+（-242）×4-（-392）×2-0]kJ/mol=-128kJ/mol，故答案为：-128kJ/mol；

（3）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）；

（4）①根据图知，生成氧气的电极是阳极，则连接阳极的电源电极为正极，所以b为正极，故答案为：正极；

②阴极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成丙烯和水，电极反应式为3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O，故答案为：3CO2+18H++18e-→CH3CH=CH2+6H2O。

点睛：本题考查化学平衡计算、原电池和电解池原理等知识点，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质溶液酸碱性书写。