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

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CO 2 ，相关热化学方程式如下：6FeO(s)+CO 2 (g)=2Fe 3 O 4 (s)+C(s) △H="-76.0" kJ·mol 一1 ①上述反应中每生成1 mol Fe 3 O 4 ，转移电子的物质的量为_______mol。②已知：C(s)+2H 2 O(g)=CO 2 (g)+2H 2 (g) △H="+113.4" kJ·mol 一1 ，则反应：3FeO(s)+ H 2 O(g)= Fe 3 O 4 (s)+ H 2 (g)的△H=__________。（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO 2 (g)+4 H 2 (g) C H 4 (g)+2 H 2 O(g)，向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO 2 和H 2 ，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO 2 0.2 mol·L 一 1 ，H 2 0.8 mol·L 一 1 ，CH 4 0.8 mol·L 一 1 ，H 2 O1.6 mol·L 一 1 。则CO 2 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CO 2 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CO 2 ，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为___________________。

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Answer 1

（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；②2CO 3 2- -4e － =2CO 2 ↑＋O 2 ↑

试题分析：（1）①由6FeO(s)+CO 2 (g)=2Fe 3 O 4 (s)+C(s)知，反应方程式FeO中铁元素化合价+2升至Fe 3 O 4 中+ ，CO 2 由+4降至C中碳元素的0价，每生成1molC转移电子4mol，生成Fe 3 O 4 2mol ，则生成1 mol Fe 3 O 4 转移电子2mol；②反应1：6FeO(s)+CO 2 (g)=2Fe 3 O 4 (s)+C(s)，△H 1 ="-76.0" kJ/mol；反应2：C(s)+2H 2 O(g)=CO 2 (g)+2H 2 (g)，△H 2 ="+113.4" kJ/mol，根据盖斯定理△H= （△H 1 +△H 2 ）= （-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CH 4 浓度为0.8 mol/L，CO 2 浓度为0.2 mol/L，由题意知CO 2 (g)+4H 2 (g) CH 4 (g)+2H 2 O(g)，反应的CO 2 与生成的CH 4 的物质量相等，CO 2 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O 2 ，又电解质为熔融碳酸钠，故反应方程式：2CO 3 2- -4e － =2CO 2 ↑＋O 2 ↑。