中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。减少CO₂排放是一项重要课题。

(1)以CO₂为原料抽取碳(C)的太阳能工艺如图所示。

①过程1中每生成1 mol FeO转移电子数为________。

②过程2中发生反应的化学方程式为_____________________________。

(2)碳酸二甲酯(CH₃OCOOCH₃，简称DMC)是一种应用前景广泛的新材料，用甲醇、CO、CO₂在常压、70～120 ℃和催化剂条件下合成DMC。

已知：①CO的燃烧热为ΔH₁＝－283.0 kJ·mol^－1

②H₂O(l)===H₂O(g)　ΔH₂＝＋44.0 kJ·mol^－1

③2CH₃OH(g)＋CO₂(g)CH₃OCOOCH₃(g)＋H₂O(g)　ΔH₃＝－15.5 kJ·mol^－1

则2CH₃OH(g)＋CO(g)＋O₂(g)CH₃OCOOCH₃(g)＋H₂O(l)　ΔH＝________。

(3)在密闭容器中按n(CH₃OH)∶n(CO₂)＝2∶1投料直接合成DMC，一定条件下，平衡时CO₂的转化率如图所示，则：

①v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为__________；

②K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为__________；

③下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是________。

A．2v_正(CH₃OH)＝v_逆(CO₂)

B．CH₃OH与CO₂的物质的量之比保持不变

C．恒容条件，容器内气体的密度保持不变

D．各组分的物质的量分数保持不变

(4)CO₂经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：

反应Ⅰ：CO₂(g)＋4H₂(g)CH₄(g)＋2H₂O(g)

反应Ⅱ：2CO₂(g)＋6H₂(g)C₂H₄(g)＋4H₂O(g)

为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol CO₂和2 mol H₂，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。

①该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。

②用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。b电极上的电极反应式为________________________________。

答案

答案　(1)①N_A　②6FeO＋CO₂C＋2Fe₃O₄

(2)－342.5 kJ·mol^－1

(3)①v(C)＞v(B)＞v(A)　②K(A)＝K(B)＞K(C)　③D　

(4)①反应Ⅰ　②2CO₂＋12H^＋＋12e^－===C₂H₄＋4H₂O

解析　(1)①反应2Fe₃O₄6FeO＋O₂↑中O元素化合价由－2价升高到0价，由方程式可知，2 mol Fe₃O₄参加反应，生成1 mol氧气，转移4 mol电子，则每生成1 mol FeO转移电子数为N_A。

②由示意图可知，过程2中CO₂和FeO反应生成Fe₃O₄和C，反应的方程式为6FeO＋CO₂2Fe₃O₄＋C。

(2)根据CO的燃烧热有①CO(g)＋O₂(g)===CO₂(g)　ΔH₁＝－283.0 kJ·mol^－1，②H₂O(l)===H₂O(g)　ΔH₂＝＋44.0 kJ·mol^－1，③2CH₃OH(g)＋CO₂(g)CH₃OCOOCH₃(g)＋H₂O(g)　ΔH₃＝－15.5 kJ·mol^－1，根据盖斯定律，所要求的方程式为上述三个方程式①＋③－②即可得到，则ΔH＝ΔH₁－ΔH₂＋ΔH₃＝－342.5 kJ·mol^－1。

(3)①根据图像可知，温度越高速率越快，C点对应温度最高，所以v(C)最快；通过反应2CH₃OH(g)＋CO₂(g)CH₃OCOOCH₃(g)＋H₂O(g)可知，该反应是一个体积减小的可逆反应，在同一温度下，反应由A→B，二氧化碳的转化率增大，增大压强，平衡右移，因此p₁<p₂，B点对应的压强大，反应速率比A点快，因此v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为v(C)＞v(B)＞v(A)。

②K只是温度的函数，C点对应温度最高，A、B两点对应温度相同，且低于C点；该反应为放热反应，温度升高，K减小；所以K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为K(A)＝K(B)＞K(C)。

③甲醇与二氧化碳反应如下：2CH₃OH(g)＋CO₂(g)CH₃OCOOCH₃(g)＋H₂O(g)；根据速率之比等于系数之比规律，因此满足v_正(CH₃OH)＝2v_逆(CO₂)，反应才能达到平衡状态，A错误；CH₃OH与CO₂均为反应物，二者反应均按系数比进行，因此CH₃OH与CO₂的物质的量之比保持不变不能确定反应达到平衡状态，B错误；反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度恒为定值，不能判断反应达到平衡状态，C错误；各组分的物质的量分数保持不变，反应达到平衡状态，D正确。

(4)①从图像可知，该催化剂在较低温度时，甲烷含量高，因此选择反应Ⅰ。

②根据图示可知，b为电解池的阴极，发生还原反应，二氧化碳被还原为乙烯，b电极上的电极反应式为：2CO₂＋12H^＋＋12e^－===C₂H₄＋4H₂O。