Question

資源化利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放，還可重新獲得燃料或重要工業(yè)
產品．
（1）有科學家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相關熱化學方程式如下：
6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ?mol^-1
①上述反應中每生成1mol Fe₃O₄，轉移電子的物質的量為

 

mol．
②已知：C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=+113.4kJ?mol^-1，則反應：
3FeO（s）+H₂O（g）=Fe₃O₄（s）+H₂（g）的△H=

 

．
（2）在一定條件下，二氧化碳轉化為甲烷的反應如下：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）；向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時各物質的濃度分別為CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂ 0.8mol?L^-1，CH₄ 0.8mol?L^-1，H₂O 1.6mol?L^-1．則CO₂的平衡轉化率為

 

．300℃時上述反應的平衡常數(shù)K=

 

．200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8，則該反應的△H

 

（填“＞’’或“＜”）O．
（3）華盛頓大學的研究人員研究出一種方法，可實現(xiàn)水泥生產時CO₂零排放，其基本原理如圖所示：
①上述生產過程的能量轉化方式是

 

．
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行，碳酸鈣先分解為CaO和CO₂，電解質為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,反應熱和焓變,化學平衡常數(shù)的含義

專題：化學平衡專題

分析：（1）①依據(jù)熱化學方程式和反應生成的Fe₃O₄計算電子轉移；
②根據(jù)蓋斯定律計算反應熱；
（2）依據(jù)化學平衡三段式列式計算轉化率和平衡常數(shù)，比較不同溫度平衡常數(shù)大小來判斷反應熱；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉化為化學能的變化過程；
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質為熔融碳酸鈉，
則陽極的電極反應是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，陰極是二氧化碳得到電子生成碳，
依據(jù)電子守恒和傳導離子配平書寫電極反應；

解答： 解：（1）①6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（g）△H=-76.0KJ?mol^-1該反應中每生成1molFe₃O₄，
反應的二氧化碳物質的量為0.5mol，1mol二氧化碳反應轉移電子4mol，0.5mol二氧化碳反應轉移電子2mol，所以轉移電子的物質的量2mol；
故答案為：2；
②6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ?mol^-1
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=+113.4kJ?mol^-1，
兩熱化學方程式相加除以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）①向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，
達到平衡時各物質的濃度分別為CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂ 0.8mol?L^-1，CH₄ 0.8mol?L^-1，H₂O 1.6mol?L^-1 ，起始充CO₂和H₂的物質的量濃度分別為x、y；
     CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量 x       y         0      0
變化量 0.8     3.2      0.8    1.6
平衡量 0.2     0.8      0.8    1.6
x=0.2mol+0.8mol=1mol，y=0.8mol+3.2mol=4mol；
CO₂的平衡轉化率=

0.8mol/L

1mol/L

×100%=80%；
平衡常數(shù)K=

c(CH4)?c2(H2O)

c(CO2)?c4(H2)

=

0.8×1．62

0.2×0．84

=25，因300℃平衡常數(shù)K為25，200℃平衡常數(shù)K為64.8，溫度升高，平衡常數(shù)減少，故正反應放熱，
故答案為：80%；25；＜；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉化為化學能的變化過程，故答案為：太陽能和電能轉化為化學能；
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，電極反應為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

點評：本題考查熱化學方程式書寫，化學平衡的計算和電極反應式的書寫等知識點，中等難度，對應平衡的計算，要善于利用三段式，對電極反應式得書寫，要結合圖示來書寫．