Question

【题目】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/kJmol﹣1	0	﹣394	52	﹣242

则△H=
（3）在2L恒容密闭容器中充入2molCO2和nmolH2 ， 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．
①X1X2（填“＞”、“＜”或“=”，下同），平衡常数KAKB ．
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 1

【答案】
（1）CO2 C+O2
（2）﹣128kJ/mol
（3）＞；＞；0.225mol/（L．min）
（4）正极；3CO2+18H++18e﹣=CH3CH=CH2+6H2O
【解析】解：（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CO2 C+O2 ， 所以答案是：CO2 C+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，所以答案是：﹣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，所以答案是：＞；＞；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），所以答案是：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，
所以答案是：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，所以答案是：3CO2+18H++18e﹣=CH3CH=CH2+6H2O．
【考点精析】掌握化学平衡的计算是解答本题的根本，需要知道反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．