Question

化学链燃烧技术的基本原理是借助载氧剂(如Fe₂O₃，FeO等)将燃料与空气直接接触的传统燃烧反应分解为几个气固反应，燃料与空气无须接触，由载氧剂将空气中的氧气传递给燃料。回答下列问题：

(1)用FeO作载氧剂，部分反应的lgK_p与温度的关系如图所示。［已知：平衡常数K_p是用平衡分压（平衡分压=总压×物质的量分数）代替平衡浓度］

①图中涉及的反应中，属于吸热反应的是反应_________________(填字母)。

②R点对应温度下，向某恒容密闭容器中通入1.5 mol CO，并加入足量的FeO，只发生反应CO(g)＋ FeO(s) CO₂(g) ＋Fe(s)，则CO的平衡转化率为______________

(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入2 mol CH₄(g)和8 mol FeO(s)进行反应：CH₄(g)＋4FeO(s) 4Fe(s)＋2H₂O(g)＋CO₂(g)。反应起始时压强为P₀，达到平衡状态时，容器的气体压强是起始压强的2倍。

①T℃下，该反应的K_p = ______________

②若起始时向该容器中加入1molCH₄(g)，4molFeO(s)，1mol H₂O(g)，0.5molCO₂(g)，此时反应向__________________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。

③其他条件不变，若将该容器改为恒压密闭容器，则此时CH₄的平衡转化率___________(填“增大” “减小”或“不变”)。

(3)一种微胶囊吸收剂，将煤燃烧排放的CO₂以安全、高效的方式处理掉，胶囊内部充有Na₂CO₃溶液，其原理如图所示。

①这种微胶囊吸收CO₂的原理是___________________（用离子方程式表示）。

②在吸收过程中当n(CO₂)：n(Na₂CO₃)=1：3时，溶液中c(CO₃^2－)_____c(HCO₃^－)（填“>”、“ <”或“=”）

③将解吸后的CO₂催化加氢可制取乙烯。

已知：C₂H₄(g)＋3O₂(g)=2CO₂(g)＋2H₂O(g)       △H₁= -1323kJ·mol^-1

2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)                  △H₂= -483.6kJ·mol^-1

2CO₂(g)＋6H₂(g)=C₂H₄(g)＋4H₂O(g)       △H₃=_______________

Answer

bc 50% 正反应 增大 CO2 + CO32− + H2O= 2HCO3－ < −127.8kJ·mol−1

【解析】

(1)①图中涉及的反应中，反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则平衡常数变大；②R点的平衡常数，得出c(CO)与c(CO2)关系，根据关系计算转化的CO的物质的量，再计算CO的平衡转化率。

(2)建立三段式，再根据压强之比等于气体物质的量之比，根据反应后物质的量总和计算消耗量，再根据平衡常数进行计算；②根据浓度商进行计算结果与平衡常数比较；③若将该容器改为恒压密闭容器，压强减小，平衡向体积增加方向移动。

(3)①微胶囊吸收CO2的原理是CO2与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3；②得出反应后溶液中溶质，再根据浓度关系分析离子浓度大小关系；③盖斯定律分析将第2个方程式加乘以3再减去第1个方程式。

(1)①图中涉及的反应中，反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则平衡常数变大，即反应bc是吸热反应，故答案为：bc。

②R点对应温度下，向某恒容密闭容器中通入1.5 mol CO，并加入足量的FeO，只发生反应CO(g)＋ FeO(s) CO2(g) ＋Fe(s)，lgKp=0，Kp=1，即c(CO)= c(CO2)，由于是等体积反应，因此转化的CO的物质的量等于生成的CO2的物质的量还等于剩余的CO的物质的量即转化的CO的物质的量为0.75mol，则CO的平衡转化率为，故答案为：50%。

(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入2 mol CH4(g)和8 mol FeO(s)进行反应：CH4(g)＋4FeO(s) 4Fe(s)＋2H2O(g)＋CO2(g)。反应起始时压强为P0，达到平衡状态时，容器的气体压强是起始压强的2倍，根据压强之比等于物质的量之比，压强是原来的2倍，则物质的量为原来的2倍。

，x = 1

①T℃下，该反应的，故答案为：。

②若起始时向该容器中加入1molCH4(g)，4molFeO(s)，1mol H2O(g)，0.5molCO2(g)，此时的压强是开始溶液压强的，此时，则反应向正反应方向进行；故答案为：正反应。

③其他条件不变，若将该容器改为恒压密闭容器，压强减小，平衡向体积增加方向即正向移动，则CH4的平衡转化率增大；故答案为：增大。

(3)①这种微胶囊吸收CO2的原理是CO2与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3，其离子方程式为CO2 + CO32− + H2O= 2HCO3－；故答案为：CO2 + CO32− + H2O= 2HCO3－。

②在吸收过程中当n(CO2)：n(Na2CO3)=1：3时，则反应后溶液中溶质为Na2CO3、NaHCO3，两者浓度相等，由于CO32−水解程度大且生成HCO3－，因此溶液中c(CO32－) < c(HCO3－)；故答案为： <。

③将第2个方程式加乘以3再减去第1个方程式得到2CO2(g)＋6H2(g)=C2H4(g)＋4H2O(g) △H3=−127.8kJ·mol−1，故答案为：−127.8kJ·mol−1。