Question

資源化利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放，還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品．
（1）有科學家提出可利用Fe0吸收和利用CO₂，相關熱化學方程式如下：
6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0KJ/moL
該反應中每放出38kJ熱量，轉移電子的物質的量為

 

．
（2）在一定條件下，二氧化碳轉化為甲烷的反應如下：
CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）△H＜0
①向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，10min達到平衡時部分物質的濃度如圖1所示：用CH₄表示達到平衡時的正反應速率

 

，起始充H₂的物質的量為

 

，CO₂的平衡轉化率為

 

．

②圖2表示H₂在建立平衡過程中的速率時間圖，若現(xiàn)在20min時縮小容器體積，并在30min時又達到狀態(tài)，請在圖2中畫出H₂的逆反應方向速率時間圖象．
（3）華盛頓大學的研究人員研究出一種方法，可實現(xiàn)水泥生產(chǎn)時CO₂零排放，其基本原理如圖3所示：
①上述生產(chǎn)過程的能量轉化方式是

 

②上述電解反應在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,氧化還原反應的電子轉移數(shù)目計算,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡建立的過程

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式定量關系計算，對應化學方程式中元素化合價變化計算電子轉移，反應焓變是完全反應放出的熱量；
（2）①依據(jù)化學平衡三段式列式計算，圖象中讀出平衡濃度，反應速率V=

△c

△t

，轉化率

消耗量

起始量

×100%計算；
②反應是氣體體積減小的反應，在20min時縮小容器體積，增大壓強，反應速率增大，正逆反應速率增大，正反應速率增大得到大，隨反應進行減小，逆反應速率增大的小，隨反應進行增大最后達到平衡狀態(tài)；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉化為化學能的變化過程；
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，陰極是二氧化碳得到電子生成碳，依據(jù)電子守恒和傳導離子配平書寫電極反應．

解答： 解：（1）6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0KJ/moL，依據(jù)元素化合價變化分析轉移電子4mol放出 76KJ，所以該反應中每放出38kJ熱量，轉移電子的物質的量為2mol，
故答案為：2moL；
（2）①平衡狀態(tài)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
變化量（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表示達到平衡時的正反應速率=

0.8mol/L

10min

=0.08 mol?L^-1?min^-1；
起始充H₂的物質的量=4.0mol/L×2L=0.8mol；
CO₂的平衡轉化率=

0.8mol/L

1.0mol/L

×100%=80%
故答案為：0.08 mol?L^-1?min^-1；8 mol，80%；
②CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g），反應是氣體體積減小的反應，在20min時縮小容器體積，增大壓強，反應速率增大，正逆反應速率增大，正反應速率增大得到大，隨反應進行減小，逆反應速率增大的小，隨反應進行增大最后達到平衡狀態(tài)，氫氣的逆反應速率如右圖；
故答案為：；
（3）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉化為化學能的變化過程，故答案為：太陽能和電能轉化為化學能；
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，電極反應為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

點評：本題考查了熱化學方程式定量計算，化學方程式三段式計算應用，速率圖象影響因素分析判斷和繪制，原電池原理的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．