Question

为了缓解温室效应，科学家提出了多种回收和利用CO₂ 的方案。

方案I:利用FeO 吸收CO₂ 获得H₂

i.6FeO(s) +CO₂(g)=2Fe₃O₄(s) +C(s)    △H_l =-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)在反应i中，每放出38.0kJ热量，有______g FeO被氧化。

方案II :利用CO₂ 制备CH₄

300℃时，向2 L恒容密闭容器中充入2mol CO₂ 和8molH₂，发生反应CO₂(g) +4H₂(g) CH₄(g) +2H₂O(g)   △H₄，混合气体中CH₄的浓度与反应时间的关系如图所示。

(3) ①从反应开始到恰好达到平衡时，H₂的平均反应速率v(H₂)=________。

②300℃时，反应的平衡常数K=________。

③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 molCO₂ 和8molH₂，重新达到平衡时CH₄ 的浓度_______(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℃时，如果该容器中有1.6molCO₂、2.0mol H₂、5.6molCH₄、4.0molH₂O(g)，则v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。

(5)已知：200℃时.该反应的平衡常数K=61.8L²·mol^-2。则△H₄___0（填“>”“<”或“=”)。

方案Ⅲ:用碱溶液吸收CO₂

利用100mL3mol/LNaOH溶液吸收4.48LCO₂(标准状况)，得到吸收液。

(6)该吸收液中离子浓度的大小排序为____________。将该吸收液蒸干，灼烧至恒重，所得固体的成分是_______(填化学式)。

Answer

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

【解析】(1) i.6FeO(s) +CO2(g)=2Fe3O4(s) +C(s)  △Hl =-76.0kJ/mol，ⅱ.C(s) +2H2O(g)==CO2(g) +2H2(g)  △H2 =+113.4kJ/mol，根据盖斯定律，将(i+ii)×得：3FeO(s) +H2O(g)= Fe3O4(s) +H2(g)  △H3 =[(-76.0kJ/mol)+(+113.4kJ/mol)]×=＋18.7 kJ·mol-1，故答案为：＋18.7 kJ·mol-1；

(2)在反应i 6FeO(s) +CO2(g)=2Fe3O4(s) +C(s)  △Hl =-76.0kJ/mol中，每放出38.0kJ热量，有3mol FeO参与反应，其中2mol FeO被氧化，质量为144g，故答案为：144；

(3) ①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(CH4)= =0.08 mol·L-1·min-1，则v(H2)=4 v(CH4)=0.32 mol·L-1·min-1，故答案为：0.32 mol·L-1·min-1；

② CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)

起始(mol/L)1 4 0 0

反应(mol/L)0.8 3.2 0.8 1.6

平衡(mol/L)0.2 0.8 0.8 1.6

300℃时，反应的平衡常数K==25，故答案为：25；

③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 molCO2 和8molH2，相当于增大压强，平衡正向移动。重新达到平衡时CH4 的浓度大于1.6 mol/L，故选D；

(4)300℃时，如果该容器中有1.6molCO2、2.0mol H2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，Qc==14＜K=25，反应正向进行，v正＞v逆，故答案为：＞；

(5)200℃时.该反应的平衡常数K=61.8L2·mol-2，说明升高温度，平衡常数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则△H4＜0，故答案为：＜；

(6) 标准状况下4.48LCO2的物质的量为=0.2mol，100mL3mol/LNaOH溶液中含有NaOH0.3mol，反应生成等物质的量的Na2CO3和NaHCO3的混合物，碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子，溶液显碱性，溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)。将该吸收液蒸干，灼烧至恒重，碳酸氢钠完全分解生成碳酸钠，故答案为：c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；Na2CO3。