Question

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，其流程如图所示：

①捕获1molCO₂转移电子的物质的量是_________。

②过程2反应的化学方程式是__________。

（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_______。

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

③图中表示乙烯的曲线是_______。

（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_______________；

（2）电解CO₂可制得多种燃料：下图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_________。

②生成丙烯的电极反应式是__________。

Answer

4mol 6FeO + CO2 = 2Fe3O4 + C △H<0 ac c 2NH3(g)＋CO2(g)＝ CO(NH2)2(s)＋ H2O(l) △H = -87kJ/mol a 3CO2 + 18H+ + 18e- = CH2=CH-CH3 + 6H2O

【解析】（1）①捕获1molCO2生成1molC，化合价从+4价升高到0价，因此转移电子的物质的量是4mol。②过程2反应是氧化亚铁被CO2氧化为四氧化三铁，反应的化学方程式是6FeO+CO2 = 2Fe3O4 + C。（2）①随着温度的升高，氢气的物质的量增加，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，则正反应的焓变△H＜0。②A.减小n(CO2)与n(H2)的投料比，相当于增大氢气浓度，有利于提高CO2转化率，A正确；B．改变催化剂不能改变平衡状态，转化率不变，B错误；C．正反应体积减小，缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向进行，转化率升高，C正确，答案选AC。③乙烯是生物物，物质的量小于水蒸气，所以图中表示乙烯的曲线是c。（3）已知：① 2NH3(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，则根据盖斯定律可知①+②-③即得到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）①与电源b相连的产生氧气，氢氧根放电，说明该电极是阳极，b是正极，则太阳能电池的负极是a。②丙烯在阴极产生，则生成丙烯的电极反应式是3CO2 +18H+ +18e- = CH2=CH-CH3 + 6H2O。