Question

【题目】运用化学反应原理研究碳、氮等单质和化合物的反应有重要意义。

（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）工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步反应生成尿素〔CO(NH2)2〕，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH3(g)与CO2(g)反应生成尿素的热化学方程式为____________________。

（3）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是 (填“正极”或“负极”)；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为 。

（4）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＋2CO32-，则阳极的电极反应式为_________________。

Answer 1

【答案】

（1）①2 ；②+18.7 kJ·mol-1

（2）2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－134 kJ·mol－1

（3）负极；2NH3+6OH-6e―= N2+6H2O；

（4）①a、c；②2 CO32-－4e－===2CO2↑＋O2↑

【解析】

试题分析：（1）①6FeO(s)+CO2(g)═2Fe3O4(s)+C(g)△H=-76.0KJmol-1该反应中每生成1molFe3O4，反应的二氧化碳物质的量为0.5mol，1mol二氧化碳反应转移电子4mol，0.5mol二氧化碳反应转移电子2mol，所以转移电子的物质的量2mol，故答案为：2；

②6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)△H=-76.0kJmol-1，C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)△H=+113.4kJmol-1，

两热化学方程式相加除以2得：3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H=(-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol)÷2 =+18.7kJ/mol，故答案为：+18.7kJ/mol；

（2）由图示可知，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的，将两个反应相加可得2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-134 kJ/mol，故答案为：2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=-134 kJ/mol；

（3）在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O，故答案为：负极；2NH3-6e-+6OH-→N2+6H2O；

（4）①依据图示可知是太阳能和电能转化为化学能的变化过程，故答案为：ac；

②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为Ca0和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应是碳酸根离子失电子生成氧气的过程，电极反应为：2CO32--4e-═2CO2↑+O2↑，故答案为：2CO32--4e-═2CO2↑+O2