Question

【題目】二氧化碳的捕集、利用與封存(CCUS)是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向，CCUS或許發(fā)展成一項(xiàng)重要的新興產(chǎn)業(yè)。

(1)國(guó)外學(xué)者提出的由CO2制取C的太陽(yáng)能工藝如圖所示：

①“熱分解系統(tǒng)”發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3O46FeO+O2↑，每分解lmolFe3O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 ___________ 。

②“重整系統(tǒng)”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(shí)以0.1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反應(yīng)器中，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，不同溫度下平衡時(shí)的四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量如圖所示：

①曲線b表示的物質(zhì)為 _______ (寫化學(xué)式)。

②該反應(yīng)的△H ________0 (填：“>” 或“<”)。

(3)一種以銅作催化劑脫硫有如下兩個(gè)過(guò)程：

①在銅的作用下完成工業(yè)尾氣中SO2的部分催化氧化，所發(fā)生反應(yīng)為：2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2n)H2O═2n CuSO4+(2-2n)H2SO4。從環(huán)境保護(hù)的角度看，催化脫硫的意義為____；每吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L SO2，被SO2還原的O2的質(zhì)量為 _____g

②利用如圖所示電化學(xué)裝置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。寫出裝置內(nèi)所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______。

Answer 1

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

【解析】

(1)①反應(yīng)2Fe3O46FeO+O2↑中O元素化合價(jià)由-2價(jià)升高到0價(jià)，結(jié)合元素化合價(jià)以及方程式計(jì)算；

②由示意圖可知，重整系統(tǒng)中CO2和FeO反應(yīng)生成Fe3O4和C；

(2)由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)放熱；可知a為CO2的變化曲線，結(jié)合計(jì)量數(shù)關(guān)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(fā)生，對(duì)環(huán)境和人類健康有害，脫硫可以防止酸雨的發(fā)生；依據(jù)二氧化硫和氧氣反應(yīng)方程式，找出二氧化硫和氧氣量的關(guān)系；

②利用電解原理將二氧化硫轉(zhuǎn)化成硫酸吸收，先寫出兩個(gè)電極上上發(fā)生的電極反應(yīng)式，加和就可得到總的離子方程式。

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

②由示意圖可知，重整系統(tǒng)中CO2和FeO反應(yīng)生成Fe3O4和C，反應(yīng)的方程式為6FeO+CO22Fe3O4+C；

(2) ①隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，因氫氣為反應(yīng)物，則另一條逐漸增多的曲線為CO2，由計(jì)量數(shù)關(guān)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(zhì)的量逐漸增多，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)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(fā)生；每吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2LSO2，被SO2還原的O2的質(zhì)量為m，根據(jù)反應(yīng)：

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(yáng)極，右邊是陰極；陽(yáng)極放電的物質(zhì)是二氧化硫，失去電子生成硫酸根離子，電極反應(yīng)式：SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+；陰極放電的物質(zhì)是銅離子，得到電子被還原成單質(zhì)銅，電極反應(yīng)式：Cu2++2e-=Cu；將上述兩電極的電極反應(yīng)式相加得：SO2+2H2O+Cu2+4H++SO42﹣+Cu。