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(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
①上述反應(yīng)中每生成1mol 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=+113.4kJ?mol^一1，則反應(yīng)：
3FeO（s）+H₂O （g）=Fe₃O₄ （s）+H₂ （g）的△H=

 

．
（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℃時發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂ 0.8mol?L^-1，CH₄0.8mol?L^-1，H₂O1.6mol?L^-1．則300℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

． 200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，則該反應(yīng)的△H

 

 （填“＞’’或“＜”）0．
（3）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(jìn)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+2CO₃^2-則陽極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計算,有關(guān)反應(yīng)熱的計算,電解原理

專題：

分析：（1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和反應(yīng)生成的Fe₃O₄計算電子轉(zhuǎn)移；
②根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算轉(zhuǎn)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(yīng)熱；
（3）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；
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時進(jìn)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，陰極是二氧化碳得到電子生成碳，
依據(jù)電子守恒和傳導(dǎo)離子配平書寫電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）①6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（g）△H=-76.0KJ?mol^-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=-76.0kJ?mol^-1
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=+113.4kJ?mol^-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）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(yīng)，
達(dá)到平衡時各物質(zhì)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(zhì)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；
平衡常數(shù)K=

[CH4]?[H2O]2

[CO2]?[H2]4

=

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(yīng)放熱，
故答案為：25；＜；
（3）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(jìn)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：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

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