Question

【題目】為了緩解溫室效應(yīng)，科學(xué)家提出了多種回收和利用CO2的方案。

方案I:利用FeO吸收CO2獲得H2

ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=--2Fe3O4(s)+C(s) △H1=-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2=+113.4kJ/mol

（1）3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=________。

（2）在反應(yīng)i中,每放出38.0kJ熱量，有_______gFeO被氧化。

方案II:利用CO2制備CH4

300℃時，向2L恒容密閉容器中充入2molCO2和8molH2，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H4，混合氣體中CH4的濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。

（3） ①從反應(yīng)開始到恰好達(dá)到平衡時，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)=_________。

②300℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________。

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，重新達(dá)到平衡時CH4的濃度_________(填字母)。

A.等于0.8mol/L B.等于1.6 mol/L C.0.8 mol/L <c(CH4)<1.6 mol/L D.大于1.6 mol/L

（4）300℃時，如果該容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，則v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。

（5）已知:200℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8L2·mol-2。則△H4______0(填“>”“<”或“=”)。

方案Ⅲ:用堿溶液吸收CO2

利用100mL3mol/LNaOH溶液吸收4.48LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，得到吸收液。

（6）該吸收液中離子濃度的大小排序為______________。將該吸收液蒸干、灼燒至恒重，所得固體的成分是__________(填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】 +18.7kJ/mol 144 0.32 mol.L-1·min-1 25L2·mol-2 D > < c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+) Na2CO3

【解析】（1）已知ⅰ.6FeO(s) +CO2(g)=--2Fe3O4(s) +C(s) △H1=-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s) +2H2O(g)=CO2(g) +2H2(g) △H2= +113.4kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，由ⅰ×+ⅱ×得反應(yīng)3FeO(s) +H2O(g)=Fe3O4(s) +H2(g) △H3=△H1×+△H2×=-76.0kJ/mol×+113.4kJ/mol×=+18.7kJ/mol；（2）在反應(yīng)i6FeO(s) +CO2(g)=--2Fe3O4(s) +C(s) △H1=-76.0kJ/mol中，每放出38.0kJ熱量，有3mol FeO 參與反應(yīng)，而其中有 的FeO中的鐵元素由+2價變?yōu)?/span>+3價，故被氧化的 FeO的質(zhì)量為：3mol× ×72g/mol=144g；

（3） CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)

起始濃度(mol/L) 1 4 0 0

改變濃度(mol/L) 0.8 3.2 0.8 1.6

平衡濃度(mol/L) 0.2 0.8 0.8 1.6

①從反應(yīng)開始到恰好達(dá)到平衡時，H2 的平均反應(yīng)速率v(H2) ==0.32 mol.L-1·min-1；②300℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)K===25L2·mol-2；③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2 molCO2和8 molH2，則物質(zhì)的量增大2倍，若平衡不移動則平衡后CH4 的濃度應(yīng)該是原來的2倍即1.6 mol/L，但在恒容情況下增大兩倍投料，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向氣體縮小的正反應(yīng)方向移動， CH4 的濃度增大，大于1.6 mol/L，答案選D；（4）300℃時，如果該容器中有1.6 molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，Qc==14則反應(yīng)未達(dá)平衡，向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正> v逆；（5）已知: 300℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=25L2·mol-2；200℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8L2·mol-2。則降低溫度，K值增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H4<0；（6）實驗室中常用NaOH溶液來進(jìn)行洗氣和提純，當(dāng)100mL 3mol/L的NaOH溶液吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LCO2時，所得溶液為等濃度的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合液，水解顯堿性，且碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，各離子濃度由大到小的順序為c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)；將該吸收液蒸干、灼燒至恒重，由于碳酸氫鈉受熱分解，故所得固體的成分是Na2CO3。