Question

4．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：6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ•mol^一1
上述反应中每生成1mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为2mol．
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO₂（g）+4H₂ （g）   C H₄ （g）+2H₂O（g），向一容积为2L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 0.2mol•L^一1，H₂ 0.8mol•L^一1，CH₄0.8mol•L^一1，H₂O1.6mol•L^一1．则CO₂的平衡转化率为80%．300℃时上述反应的平衡常数K=25．200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H＜（填“＞’’或“＜”）O．

Answer 1

分析 （1）反应中Fe元素化合价升高，C元素化合价降低，计算生成C的物质的量，结合C元素化合价变价计算转移电子物质的量；
（2）向一容积为2L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，
                          CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L）：1             4               0                  0
变化量（mol/L）：0.8        3.2            0.8                1.6
平衡量（mol/L）：0.2         0.8            0.8                1.6
代入K计算平衡常数，再根据平衡常数相对大小判断温度对平衡移动的影响．

解答 解：（1）①由方程式可知，每生成1mol Fe₃O₄时生成0.5molC，C元素化合价由+4价降低为0价，故转移电子为0.5mol×4=2mol，故答案为：2；
（2）向一容积为2L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，
                       CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L）：1         4                 0                 0
变化量（mol/L）：0.8        3.2             0.8           1.6
平衡量（mol/L）：0.2         0.8           0.8             1.6
则CO₂的平衡转化率为$\frac{0.8}{1}$×100%=80%；平衡常数K=$\frac{0.8×1．{6}^{2}}{0.2×0．{8}^{4}}$=25，200℃时该反应的平衡常数K=64.8，大于300℃时该反应的平衡常数25，说明降低温度平衡向正反应方向移动，故正反应为放热反应，即Q＜0，
故答案为：80%；25；＜．

点评 本题考查平衡常数计算、氧化还原反应计算，注意对概念的理解掌握，难度中等．