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Fe0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
該反應(yīng)中每放出38kJ熱量，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
（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）△H＜0
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)，10min達(dá)到平衡時(shí)部分物質(zhì)的濃度如圖1所示：用CH₄表示達(dá)到平衡時(shí)的正反應(yīng)速率

 

，起始充H₂的物質(zhì)的量為

 

，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．

②圖2表示H₂在建立平衡過程中的速率時(shí)間圖，若現(xiàn)在20min時(shí)縮小容器體積，并在30min時(shí)又達(dá)到狀態(tài)，請?jiān)趫D2中畫出H₂的逆反應(yīng)方向速率時(shí)間圖象．
（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3所示：
①上述生產(chǎn)過程的能量轉(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Ca0和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡建立的過程

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算，對應(yīng)化學(xué)方程式中元素化合價(jià)變化計(jì)算電子轉(zhuǎn)移，反應(yīng)焓變是完全反應(yīng)放出的熱量；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，圖象中讀出平衡濃度，反應(yīng)速率V=

△c

△t

，轉(zhuǎn)化率

消耗量

起始量

×100%計(jì)算；
②反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，在20min時(shí)縮小容器體積，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，正逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率增大得到大，隨反應(yīng)進(jìn)行減小，逆反應(yīng)速率增大的小，隨反應(yīng)進(jìn)行增大最后達(dá)到平衡狀態(tài)；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過程；
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，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，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)離子配平書寫電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0KJ/moL，依據(jù)元素化合價(jià)變化分析轉(zhuǎn)移電子4mol放出 76KJ，所以該反應(yīng)中每放出38kJ熱量，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，
故答案為：2moL；
（2）①平衡狀態(tài)c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       0        0
變化量（mol/L） 0.8      3.2       0.8      1.6
平衡量（mol/L） 0.2      0.8       0.8      1.6
用CH₄表示達(dá)到平衡時(shí)的正反應(yīng)速率=

0.8mol/L

10min

=0.08 mol?L^-1?min^-1；
起始充H₂的物質(zhì)的量=4.0mol/L×2L=0.8mol；
CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

0.8mol/L

1.0mol/L

×100%=80%
故答案為：0.08 mol?L^-1?min^-1；8 mol，80%；
②CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，在20min時(shí)縮小容器體積，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，正逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率增大得到大，隨反應(yīng)進(jìn)行減小，逆反應(yīng)速率增大的小，隨反應(yīng)進(jìn)行增大最后達(dá)到平衡狀態(tài)，氫氣的逆反應(yīng)速率如右圖；
故答案為：；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過程，故答案為：太陽能和電能轉(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，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，電極反應(yīng)為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式定量計(jì)算，化學(xué)方程式三段式計(jì)算應(yīng)用，速率圖象影響因素分析判斷和繪制，原電池原理的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．