Question

【題目】二氧化碳的捕集、利用與封存(CCUS)是我國能源領域的一個重要戰略方向，CCUS或許發展成一項重要的新興產業。

(1)國外學者提出的由CO2制取C的太陽能工藝如圖所示：

①“熱分解系統”發生的反應為2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4轉移電子的物質的量為 ___________ 。

②“重整系統”發生反應的化學方程式為____________。

(2)二氧化碳催化加氫合成低碳烯烴是目前研究的熱門課題，起始時以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反應器中，發生反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，不同溫度下平衡時的四種氣態物質的物質的量如圖所示：

①曲線b表示的物質為 _______ (寫化學式)。

②該反應的△H ________0 (填：“>” 或“<”)。

(3)一種以銅作催化劑脫硫有如下兩個過程：

①在銅的作用下完成工業尾氣中SO2的部分催化氧化，所發生反應為：2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2n)H2O═2n CuSO4+(2-2n)H2SO4。從環境保護的角度看，催化脫硫的意義為____；每吸收標準狀況下11.2L SO2，被SO2還原的O2的質量為 _____g

②利用如圖所示電化學裝置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。寫出裝置內所發生反應的離子方程式______。

Answer 1

【答案】2mol 6FeO+CO2 2Fe3O4+C H2O ＜ 防止酸雨的發生 8 SO2+2H2O+Cu2+4H++SO42﹣+Cu

【解析】

(1)①反應2Fe3O46FeO+O2↑中O元素化合價由-2價升高到0價，結合元素化合價以及方程式計算；

②由示意圖可知，重整系統中CO2和FeO反應生成Fe3O4和C；

(2)由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應放熱；可知a為CO2的變化曲線，結合計量數關系可知b為水，c為C2H4的變化曲線；

(3)①二氧化硫是一種有毒的氣體，排放到空氣中可引起酸雨的發生，對環境和人類健康有害，脫硫可以防止酸雨的發生；依據二氧化硫和氧氣反應方程式，找出二氧化硫和氧氣量的關系；

②利用電解原理將二氧化硫轉化成硫酸吸收，先寫出兩個電極上上發生的電極反應式，加和就可得到總的離子方程式。

(1)①反應2Fe3O46FeO+O2↑中O元素化合價由-2價升高到0價，由方程式可知，2molFe3O4參加反應，生成1mol氧氣，轉移4mol電子，則每分解lmolFe3O4轉移電子的物質的量為2mol；

②由示意圖可知，重整系統中CO2和FeO反應生成Fe3O4和C，反應的方程式為6FeO+CO22Fe3O4+C；

(2) ①隨著溫度升高，氫氣的物質的量逐漸增多，因氫氣為反應物，則另一條逐漸增多的曲線為CO2，由計量數關系可知b為水，c為C2H4的變化曲線；

②由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應放熱，△H＜0；

(3)①脫硫可以減少二氧化硫的排放量，防止酸雨的發生；每吸收標準狀況下11.2LSO2，被SO2還原的O2的質量為m，根據反應：

解得m=8g；

②分析圖中電解裝置，可知左邊石墨是電解池的陽極，右邊是陰極；陽極放電的物質是二氧化硫，失去電子生成硫酸根離子，電極反應式：SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；陰極放電的物質是銅離子，得到電子被還原成單質銅，電極反應式：Cu2++2e-=Cu；將上述兩電極的電極反應式相加得：SO2+2H2O+Cu2+4H++SO42﹣+Cu。