Question

资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业
产品．
（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相关热化学方程式如下：
6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ?mol^-1
①上述反应中每生成1mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为

 

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

 

．
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）；向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2mol?L^-1，H₂ 0.8mol?L^-1，CH₄ 0.8mol?L^-1，H₂O 1.6mol?L^-1．则CO₂的平衡转化率为

 

．300℃时上述反应的平衡常数K=

 

．200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H

 

（填“＞’’或“＜”）O．
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如图所示：
①上述生产过程的能量转化方式是

 

．
②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应热和焓变,化学平衡常数的含义

专题：化学平衡专题

分析：（1）①依据热化学方程式和反应生成的Fe₃O₄计算电子转移；
②根据盖斯定律计算反应热；
（2）依据化学平衡三段式列式计算转化率和平衡常数，比较不同温度平衡常数大小来判断反应热；
（3）①依据图示可知是太阳能和电能转化为化学能的变化过程；
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为Ca0和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，
则阳极的电极反应是碳酸根离子失电子生成氧气的过程，阴极是二氧化碳得到电子生成碳，
依据电子守恒和传导离子配平书写电极反应；

解答： 解：（1）①6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（g）△H=-76.0KJ?mol^-1该反应中每生成1molFe₃O₄，
反应的二氧化碳物质的量为0.5mol，1mol二氧化碳反应转移电子4mol，0.5mol二氧化碳反应转移电子2mol，所以转移电子的物质的量2mol；
故答案为：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，
两热化学方程式相加除以2得：3FeO（s）+H₂O（g）=Fe₃O₄（s）+H₂（g）
△H=（-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol）÷2=+18.7kJ/mol，
故答案为：+18.7kJ/mol；
（2）①向一容积为2L的恒容密闭容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，
达到平衡时各物质的浓度分别为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的物质的量浓度分别为x、y；
     CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量 x       y         0      0
变化量 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的平衡转化率=

0.8mol/L

1mol/L

×100%=80%；
平衡常数K=

c(CH4)?c2(H2O)

c(CO2)?c4(H2)

=

0.8×1．62

0.2×0．84

=25，因300℃平衡常数K为25，200℃平衡常数K为64.8，温度升高，平衡常数减少，故正反应放热，
故答案为：80%；25；＜；
（3）①依据图示可知是太阳能和电能转化为化学能的变化过程，故答案为：太阳能和电能转化为化学能；
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为Ca0和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应是碳酸根离子失电子生成氧气的过程，电极反应为：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案为：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

点评：本题考查热化学方程式书写，化学平衡的计算和电极反应式的书写等知识点，中等难度，对应平衡的计算，要善于利用三段式，对电极反应式得书写，要结合图示来书写．