Question

【題目】捕集、利用CO2是人類可持續發展的重要戰略之一。

（1）用太陽能工藝捕獲CO2可得炭黑，其流程如圖所示：

①捕獲1molCO2轉移電子的物質的量是_________。

②過程2反應的化學方程式是__________。

（2）將CO2催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)

按投料比n(CO2) : n(H2)＝1:3將CO2與H2充入密閉容器，在0.1MPa時，測得平衡時四種氣態物質，其溫度(T)與物質的量(n)的關系如圖所示。

①正反應的焓變△H_______0 。

②提高CO2的轉化率，可采用的方法是_______。

A.減小n(CO2)與n(H2)的投料比

B．改變催化劑

C．縮小容器體積

③圖中表示乙烯的曲線是_______。

（3）以NH3與CO2為原料，合成尿素[化學式：CO(NH2)2]：

反應如下：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與NH3形成液態水時，合成尿素的熱化學方程式是_______________；

（2）電解CO2可制得多種燃料：下圖是在酸性電解質溶液中，以惰性材料做電極，將CO2轉化為丙烯的原理模型。

①太陽能電池的負極是_________。

②生成丙烯的電極反應式是__________。

Answer 1

【答案】 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捕獲1molCO2生成1molC，化合價從+4價升高到0價，因此轉移電子的物質的量是4mol。②過程2反應是氧化亞鐵被CO2氧化為四氧化三鐵，反應的化學方程式是6FeO+CO2 = 2Fe3O4 + C。（2）①隨著溫度的升高，氫氣的物質的量增加，說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，則正反應的焓變△H＜0。②A.減小n(CO2)與n(H2)的投料比，相當于增大氫氣濃度，有利于提高CO2轉化率，A正確；B．改變催化劑不能改變平衡狀態，轉化率不變，B錯誤；C．正反應體積減小，縮小容器體積，壓強增大，平衡向正反應方向進行，轉化率升高，C正確，答案選AC。③乙烯是生物物，物質的量小于水蒸氣，所以圖中表示乙烯的曲線是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，則根據蓋斯定律可知①+②-③即得到合成尿素的熱化學方程式是2NH3(g)＋CO2(g)＝ CO(NH2)2(s)＋ H2O(l) △H = -87kJ/mol；（4）①與電源b相連的產生氧氣，氫氧根放電，說明該電極是陽極，b是正極，則太陽能電池的負極是a。②丙烯在陰極產生，則生成丙烯的電極反應式是3CO2 +18H+ +18e- = CH2=CH-CH3 + 6H2O。