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=-76.0 kJ·mol^一1

①上述反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。

②已知：C(s)+2H₂O(g)=CO₂(g)+2H₂(g)  △H=+113.4 kJ·mol^一1，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)+4 H₂ (g)  C H₄ (g)+2 H₂O(g)，向一容积为2 L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 0.2 mol·L^一1，H₂ 0.8 mol·L^一1，CH₄0.8 mol·L^一1，H₂O1.6 mol·L^一1。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

【答案】

（1）①2；②+18.7 kJ·mol^-1（2）80%；25；＜

（3）①太阳能和电能转化为化学能；②2CO₃^2--4e^－=2CO₂↑＋O₂↑

【解析】

试题分析：（1）①由6FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s)知，反应方程式FeO中铁元素化合价+2升至Fe₃O₄中+，CO₂由+4降至C中碳元素的0价，每生成1molC转移电子4mol，生成Fe₃O₄ 2mol ，则生成1 mol Fe₃O₄转移电子2mol；②反应1：6FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s)，△H₁=-76.0 kJ/mol；反应2：C(s)+2H₂O(g)=CO₂(g)+2H₂(g)，△H₂=+113.4 kJ/mol，根据盖斯定理△H=（△H₁+△H₂）=（-76.0+113.4）=+18.7 kJ/mol（2）2 L的恒容密闭容器中反应达到平衡时CH₄浓度为0.8 mol/L，CO₂浓度为0.2 mol/L，由题意知CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)，反应的CO₂与生成的CH₄的物质量相等，CO₂的平衡转化率为==80%；300 ℃时上述反应的平衡常数K==25；由题意知300 ℃时，K=25，200℃时，K=64.8，对正反应为吸热的可逆反应，升高温度，平衡正向移动，正反应的程度增大，K增大，对正反应为放热的可逆反应，升高温度，平衡逆向移动，正反应的程度减小，K减小，则该反应为放热反应，△H＜0（3）由图知，是用吸收的太阳能和电源电能进行反应能量的来源，故太阳能和电能转化为化学能；电解反应中阳极失电子发生氧化反应，由图知反应产物为O₂，又电解质为熔融碳酸钠，故反应方程式：2CO₃^2--4e^－=2CO₂↑＋O₂↑。

考点：电子守恒；盖斯定理的计算；反应平衡常数的计算；反应热与焓变；电解原理