Question

【题目】室溫下，0.25molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出352.75kJ的热量。请写出该反应的热化学方程式:_________________。为了缓解温空效应，科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。

方案1: 利用FeO吸收CO2获得H2

ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH1=-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol

(1) 3FeO(g)+H2O(g)= Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3 =__________

(2) 在反应i中，每放出38.0kJ热量有____________gFeO被氧化。

室温下，物质的量浓度均为0.lmol/L 的几种盐溶液的pH如下表:

序号	①	②	③	④	⑤
溶液	NH4Cl	CH3COONH4	NaHCO3	NaX	Na2CO3
pH	5	7	8.4	9.7	11.6

(3)写出溶液④中通入少量CO2的离子方程式:__________

(4)25℃时，溶液①中，由水电离产生的c(OH-)=_____mol/L。

(5)下列说法正确的是__________ (填序号)。

A.c(NH4+):①>②

B.物质的量浓度和体积均相等的NaCl和CH3COONH4两种溶液中，离子总数相等

C.等体积的③和⑤形成的混合溶液中:c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L

D.将pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀释相同倍数，HX溶液的pH变化小

方案2:利用CO2制备CH4

300℃时，向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)ΔH4,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。

(6)①从反应开始到恰好达到平衡时，H的平均反应速率v(H2)=____________。

②300℃时，反应的平衡常数K=____________。

③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,重新达到平衡时CH4的浓度__(填序号)。

A.等于0.8mo/L B.等于1.6mo/L

C.0.8mol/L4)<1.6mol/L D.大于1.6mol/L

(7)300℃时，如果该容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g).则v正___v逆

(填“>”“<”或“=" )。

(8)已知:200℃时，该反应的平衡常数K=64.8L2·mol-2。则ΔH4____0(填“>”“<”或“=”)。

方案3:利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示:

(9)①放电时，正极的电极反应式为____________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2mole-时，两极的质量差为___g。

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol1 +18.7kJ/mol 144 X+CO2+H2O=HCO+HX 105 AD 0.32mol·L1·min1 25L2·mol2 D ＞ ＜ 3CO2+4Na++4e=2Na2CO3+C 15.8

【解析】（1）0.25molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出352.75kJ的热量，那么1molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出1411.0kJ的热量，该反应的热化学方程式为：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol1 ；正确答案：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol1。

⑴已知：ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol；变为iii CO2(g)+2H2(g)= C(s)+2H2O(g)，ΔH = - 113. 4kJ/mol；根据盖斯定律可知：反应ⅰ-反应iii可得6FeO(g)+2H2O(g)= 2Fe3O4(s)+2H2(g) ΔH3=+37.4 kJ/mol，化简后为：3FeO(g)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3=+18.7kJ/mol；正确答案：+18.7kJ/mol。

⑵ 6molFeO中有4molFeO被氧化为2mol Fe2O3，有2molFeO没有发生变化，因此4molFeO被氧化过程中反应放热76.0kJ/mol，现在反应放出38.0kJ热量，则有2 molFeO被氧化，有2×72=144g；正确答案：144。

(3) 少量CO2通入到NaX的溶液中，由于碱性NaX< Na2CO3，所以反应生成HX和碳酸氢盐，反应离子方程式X+CO2+H2O=HCO3- +HX ，正确答案：X+CO2+H2O=HCO3- +HX 。

(4)25℃时，NH4Cl溶液促进水的电离，由于pH=5，所以由水电离产生的c(H+)=10-5 mol/L，水电离产生的c(OH-)=10-5mol/L；正确答案：10-5。

(5) 氯化铵水解，醋酸铵是相互促进水解，所以醋酸铵中铵根离子剩余的少，水解的多，所以c(NH4+):①>②，A正确；NaCl为不水解，CH3COONH4相互促进水解，有一部分离子变为分子，所以物质的量浓度和体积均相等的NaCl和CH3COONH4两种溶液中，离子总数不相等，B错误；等体积的③和⑤形成的混合溶液中，根据碳原子守恒规律：c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)=0.1mol/L，C错误；pH相同的酸，加水稀释相同的倍数，酸越弱，pH变化幅度越小，已知可知CH3COOH>HX，将pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀释相同倍数，HX溶液的pH变化小，D正确；正确选项AD。

①设反应正消耗二氧化碳xmol,反应如下：

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)

起始量 2 8 0 0

变化量 x 4 x x 2x

平衡量2- x 8-4 x x 2x

从图像分析可知：10分钟时，反应达到平衡状态，c(CH4)=0.8 mol/L，容器的体积为2L，所以n(CH4)=1.6 mol, x=1.6mol，v(H2)=4×1.6/2/10=0.32mol·L1·min1 ；正确答案： 0.32mol·L1·min1。

②300℃时，c(CH4)=0.8 mol/L，c(H2O)=1.6 mol/L，c(H2)=0.8 mol/L，c(CO2)=0.2 mol/L，反应的平衡常数K=c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=0.8×(1.6)2/0.2×(0.8)4=25 L2·mol2 正确答案：25L2·mol2。

③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,若平衡不发生移动，CH4的浓度为原来的二倍，即1.6 mol/L；温度、体积不变，反应物按比例加倍，相当于加压过程，平衡向正反应方向移动，c(CH4)在1.6 mol/L基础上再增加一些，大于1.6mol/L，正确答案：D。

(7)各物质的浓度为300℃时，c(CH4)=5.6/2=2.8 mol/L，c(H2O)=4/2=2 mol/L，c(H2)=2/2=1 mol/L，c(CO2)=1.6/2=0.8 mol/L，该反应的浓度商为c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=2.8×22/14×2.8=4,而300℃时反应的平衡常数K=25，所以反应正向移动，v正大于v逆，正确答案：>。

(9)①原电池放电时，正极发生还原反应，二氧化碳被还原为碳，电极反应式为3CO2+4Na++4e=2Na2CO3+C；正确答案：3CO2+4Na++4e=2Na2CO3+C。

②钠电极为负极，发生氧化反应，当反应转移0.2mole-时，钠电极质量减少了0.2×23=4.6 g；正极发生还原反应，生成Na2CO3和C全部沉积在电极表面，根据4e--2Na2CO3---C关系可知，当反应转移0.2mole-时，生成Na2CO3的量为0.1 mol，质量为10.6g，生成C为0.05 mol，质量为0.6 g；两极的质量差为10.6+0.6+4.6=15.8 g；正确答案：15.8 g。