Question

（14分）、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CO₂，相关热化学方程式如下：

6 FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s) △H= -76.0 kJ·mol^一1

①上述反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。

②已知：C(s)+2H₂O(g)=CO₂ (g)+2H₂(g) △H=+113.4 kJ·mol^一1，则反应：

3 FeO(s)+ H₂O (g)= Fe₃O₄ (s)+ H₂ (g)的△H=__________。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO₂(g)+4 H₂ (g) C H₄ (g)+2 H₂O(g)

向一容积为 2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO₂和H₂，在 300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2 mol·L^一1，H₂ 0.8 mol·L^一1，CH₄0.8 mol·L^一1，H₂O1.6 mol·L^一1。则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“<”)0。

（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CO₂零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是_____________。

a、电能转化为化学能         b、太阳能转化为电能

c、太阳能转化为化学能       d、化学能转化为电能

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CO₂，电解质为熔融碳酸钠，阴极反应式为3CO₂＋4e^－=C＋2CO₃^2-

则阳极的电极反应式为__________________                           _。

Answer

(共14分)（1）①2 (2分)

②+18.7 kJ·mol-1(2分)

（2）25 (2分)；＜(2分)

（3）①a、c(3分，少一个得1分，多选或错选不得分)②2 CO2- 3－4e－===2CO2↑＋O2↑(3分)

【解析】

试题分析：（1）①每生成1mol四氧化三铁，则消耗0.5mol二氧化碳，C元素的化合价从+4价降低到0价，得到4个电子，所以0.5mol二氧化碳参加反应，反应中转移电子的物质的量是0.5mol×4=2mol；

②根据盖斯定律，将已知两个热化学方程式相加后除以2可得所求的热化学方程式，所以3 FeO(s)+ H2O (g)= Fe3O4 (s)+ H2 (g)的△H=[（-76.0 kJ·mol一1）+(+113.4 kJ·mol一1)]/2=+18.4kJ·mol一1；

（2）根据物质的平衡浓度，300℃时上述反应的平衡常数K=（0.8×1.62）/(0.84×0.2)=25；200℃时该反应的平衡常数K=64.8>25，温度降低，平衡常数增大，说明降低温度，平衡正向移动，所以正向是放热反应，△H<0；

（3）①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，来实现水泥生产中二氧化碳的零排放，所以存在太阳能和电能转化为化学能，答案选ac；

②电解反应中阳极失电子发生氧化反应，由图知反应产物为O2，又电解质为熔融碳酸钠，故反应方程式：2CO32--4e－=2CO2↑＋O2↑。

考点：考查得失电子守恒，盖斯定理的应用，反应平衡常数的计算，电解原理，能量的转化