Question

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Fe0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
该反应中每放出38kJ热量，转移电子的物质的量为

 

．
（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）?CH₄（g）+2H₂O（g）△H＜0
①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，10min达到平衡时部分物质的浓度如图1所示：用CH₄表示达到平衡时的正反应速率

 

，起始充H₂的物质的量为

 

，CO₂的平衡转化率为

 

．

②图2表示H₂在建立平衡过程中的速率时间图，若现在20min时缩小容器体积，并在30min时又达到状态，请在图2中画出H₂的逆反应方向速率时间图象．
（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3所示：
①上述生产过程的能量转化方式是

 

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，则阳极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,氧化还原反应的电子转移数目计算,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡建立的过程

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据热化学方程式定量关系计算，对应化学方程式中元素化合价变化计算电子转移，反应焓变是完全反应放出的热量；
（2）①依据化学平衡三段式列式计算，图象中读出平衡浓度，反应速率V=

△c

△t

，转化率

消耗量

起始量

×100%计算；
②反应是气体体积减小的反应，在20min时缩小容器体积，增大压强，反应速率增大，正逆反应速率增大，正反应速率增大得到大，随反应进行减小，逆反应速率增大的小，随反应进行增大最后达到平衡状态；
（3）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；
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，阴极是二氧化碳得到电子生成碳，依据电子守恒和传导离子配平书写电极反应．

解答： 解：（1）6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0KJ/moL，依据元素化合价变化分析转移电子4mol放出 76KJ，所以该反应中每放出38kJ热量，转移电子的物质的量为2mol，
故答案为：2moL；
（2）①平衡状态c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       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
用CH₄表示达到平衡时的正反应速率=

0.8mol/L

10min

=0.08 mol?L^-1?min^-1；
起始充H₂的物质的量=4.0mol/L×2L=0.8mol；
CO₂的平衡转化率=

0.8mol/L

1.0mol/L

×100%=80%
故答案为：0.08 mol?L^-1?min^-1；8 mol，80%；
②CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g），反应是气体体积减小的反应，在20min时缩小容器体积，增大压强，反应速率增大，正逆反应速率增大，正反应速率增大得到大，随反应进行减小，逆反应速率增大的小，随反应进行增大最后达到平衡状态，氢气的逆反应速率如右图；
故答案为：；
（3）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：太阳能和电能转化为化学能；
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：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案为：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

点评：本题考查了热化学方程式定量计算，化学方程式三段式计算应用，速率图象影响因素分析判断和绘制，原电池原理的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．