Question

19．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．
Ⅰ、有科學(xué)家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相關(guān)化學(xué)方程式如下：6FeO+CO₂═2Fe₃O₄+C；若用足量氫碘酸溶解Fe₃O₄溶解后的溶液中加入KSCN后溶液不變紅（已知?dú)涞馑岬乃嵝员塞}酸強(qiáng)）．
（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）寫出氫碘酸溶解Fe₃O₄的離子方程式Fe₃O₄+2I^-+8H⁺═3Fe²⁺+I₂+4H₂O．
Ⅱ、在一定條件下，可發(fā)生如下反應(yīng)：CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （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^一1，H₂：0.8mol•L^一1，CH_4：0.8mol•L^一1，H₂O：1.6mol•L^一1．則300℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=25． 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．
Ⅲ、已知C（石墨）、H₂（g）燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
①C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-111.0KJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂0（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394.0kJ•mol^-1
請解答下列問題：
（1）工業(yè)制氫氣的一個重要途徑是用CO（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO₂（g）和H₂（g），則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41 kJ•mol^-1．
（2）若C（金剛石）+O₂（g）═CO₂（g）的△H=-395.0kJ•mol^-1，則穩(wěn)定性：金剛石＜（填“＞”、“＜”或“=”）石墨．
（3）已知形成H₂0（g）中的2mol H-O鍵能放出926.0kJ的能量，形成1mol 0₂（g）中的共價鍵能放出498.0kJ的能量，則斷裂1mol H₂（g）中的H-H鍵需要的能量435KJ．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)方程式計(jì)算生成C的物質(zhì)的量，結(jié)合碳元素化合價變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
（2）用足量氫碘酸溶解Fe₃O₄溶解后的溶液中加入KSCN后溶液不變紅，反應(yīng)生成碘化亞鐵、碘單質(zhì)與水；
Ⅱ．根據(jù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{4}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)，根據(jù)溫度對平衡常數(shù)的影響判斷正反應(yīng)反應(yīng)是吸熱還是放熱；
Ⅲ．（1）已知：①C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-111.0KJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂0（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，③-①-②可得：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）；
（2）由熱化學(xué)方程式可知，金剛石的能量比石墨的高，能量越低越穩(wěn)定；
（3）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能．

解答 解：I．（1）由方程式可知，生成C的物質(zhì)的量為1mol×$\frac{1}{2}$=0.5mol，則轉(zhuǎn)移電子為0.5mol×4=2mol，
故答案為：2；
（2）用足量氫碘酸溶解Fe₃O₄溶解后的溶液中加入KSCN后溶液不變紅，反應(yīng)生成碘化亞鐵、碘單質(zhì)與水，反應(yīng)離子方程式為：Fe₃O₄+2I^-+8H⁺═3Fe²⁺+I₂+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+2I^-+8H⁺═3Fe²⁺+I₂+4H₂O；
Ⅱ.300℃時平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{4}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.8×1．{6}^{2}}{0.2×0．{8}^{4}}$=25，200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，降低溫度平衡常數(shù)增大，平衡正向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的△H＜0，
故答案為：25；＜；
Ⅲ．（1）已知：①C（石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-111.0KJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂0（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
③C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，③-①-②可得：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41 kJ•mol^-1，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41 kJ•mol^-1；
（2）由：C（石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394.0kJ•mol^-1，
C（金剛石）+O₂（g）═CO₂（g）的△H=-395.0kJ•mol^-1，
可知金剛石的能量比石墨的高，能量越低越穩(wěn)定，故穩(wěn)定性：金剛石＜石墨，
故答案為：＜；
（3）設(shè)斷裂1mol H₂（g）中的H-H鍵需要的能量為x KJ，由H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂0（g）△H=-242.0kJ•mol^-1，則：x kJ/mol+$\frac{1}{2}$×498kJ/mol-926.0kJ/mol=-242.0kJ/mol，解得x=435，
故答案為：435．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)熱有關(guān)計(jì)算等，屬于拼合型題目，注意理解掌握鍵能與反應(yīng)熱關(guān)系，難度中等．