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^-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^-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）?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(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)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．則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．300℃時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

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

 

（填“＞’’或“＜”）O．
（3）華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法，可實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)時(shí)CO₂零排放，其基本原理如圖所示：
①上述生產(chǎn)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化方式是

 

．
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行，碳酸鈣先分解為CaO和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和反應(yīng)生成的Fe₃O₄計(jì)算電子轉(zhuǎn)移；
②根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)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(lái)判斷反應(yīng)熱；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過(guò)程；
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)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(yáng)極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過(guò)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(shū)寫(xiě)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）①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(shí)發(fā)生上述反應(yīng)，
達(dá)到平衡時(shí)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；
CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

0.8mol/L

1mol/L

×100%=80%；
平衡常數(shù)K=

c(CH4)?c2(H2O)

c(CO2)?c4(H2)

=

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：80%；25；＜；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過(guò)程，故答案為：太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)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(yáng)極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過(guò)程，電極反應(yīng)為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)，化學(xué)平衡的計(jì)算和電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)點(diǎn)，中等難度，對(duì)應(yīng)平衡的計(jì)算，要善于利用三段式，對(duì)電極反應(yīng)式得書(shū)寫(xiě)，要結(jié)合圖示來(lái)書(shū)寫(xiě)．