Question

【題目】運用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮等單質(zhì)和化合物的反應(yīng)有重要意義。

（1）有科學(xué)家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：

6 FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H= -76.0 kJ·mol一1

①上述反應(yīng)中每生成1 mol Fe3O4，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______mol。

②已知：C(s)+2H2O(g)=CO2 (g)+2H2(g) △H=+113.4 kJ·mol一1，則反應(yīng)：

3 FeO(s)+ H2O (g)= Fe3O4 (s)+ H2 (g)的△H=__________。

（2）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3(g)與CO2(g)經(jīng)兩步反應(yīng)生成尿素〔CO(NH2)2〕，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：

則NH3(g)與CO2(g)反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為____________________。

（3）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是 (填“正極”或“負極”)；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為 。

（4）華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法，可實現(xiàn)水泥生產(chǎn)時CO2零排放，其基本原理如圖所示：

①上述生產(chǎn)過程的能量轉(zhuǎn)化方式是_____________。

a、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

b、太陽能轉(zhuǎn)化為電能

c、太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

d、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

②上述電解反應(yīng)在溫度小于 900℃時進行，碳酸鈣先分解為CaO和CO2，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，陰極反應(yīng)式為3CO2＋4e－=C＋2CO32-，則陽極的電極反應(yīng)式為_________________。

Answer 1

【答案】

（1）①2 ；②+18.7 kJ·mol-1

（2）2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－134 kJ·mol－1

（3）負極；2NH3+6OH-6e―= N2+6H2O；

（4）①a、c；②2 CO32-－4e－===2CO2↑＋O2↑

【解析】

試題分析：（1）①6FeO(s)+CO2(g)═2Fe3O4(s)+C(g)△H=-76.0KJmol-1該反應(yīng)中每生成1molFe3O4，反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol，1mol二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子4mol，0.5mol二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量2mol，故答案為：2；

②6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)△H=-76.0kJmol-1，C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H=+113.4kJmol-1，

兩熱化學(xué)方程式相加除以2得：3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H=(-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol)÷2 =+18.7kJ/mol，故答案為：+18.7kJ/mol；

（2）由圖示可知，兩步反應(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的，將兩個反應(yīng)相加可得2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol，故答案為：2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=-134 kJ/mol；

（3）在燃料電池中，燃料做負極，則通入氨氣的電極是負極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O，故答案為：負極；2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O；

（4）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過程，故答案為：ac；

②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO2，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，電極反應(yīng)為：2CO32--4e-═2CO2↑+O2↑，故答案為：2CO32--4e-═2CO2↑+O2