Question

4．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(chǎn)品．
（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：6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ•mol^一1
上述反應(yīng)中每生成1mol Fe₃O₄，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol．
（2）在一定條件下，二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)如下：
CO₂（g）+4H₂ （g）   C H₄ （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(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為CO₂ 0.2mol•L^一1，H₂ 0.8mol•L^一1，CH₄0.8mol•L^一1，H₂O1.6mol•L^一1．則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為80%．300℃時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=25．200℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，則該反應(yīng)的△H＜（填“＞’’或“＜”）O．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中Fe元素化合價(jià)升高，C元素化合價(jià)降低，計(jì)算生成C的物質(zhì)的量，結(jié)合C元素化合價(jià)變價(jià)計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
（2）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(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，
                          CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L）：1             4               0                  0
變化量（mol/L）：0.8        3.2            0.8                1.6
平衡量（mol/L）：0.2         0.8            0.8                1.6
代入K計(jì)算平衡常數(shù)，再根據(jù)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響．

解答 解：（1）①由方程式可知，每生成1mol Fe₃O₄時(shí)生成0.5molC，C元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為0價(jià)，故轉(zhuǎn)移電子為0.5mol×4=2mol，故答案為：2；
（2）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(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，
                       CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L）：1         4                 0                 0
變化量（mol/L）：0.8        3.2             0.8           1.6
平衡量（mol/L）：0.2         0.8           0.8             1.6
則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.8}{1}$×100%=80%；平衡常數(shù)K=$\frac{0.8×1．{6}^{2}}{0.2×0．{8}^{4}}$=25，200℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，大于300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)25，說(shuō)明降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即Q＜0，
故答案為：80%；25；＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡常數(shù)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算，注意對(duì)概念的理解掌握，難度中等．