Question

【題目】為了緩解溫室效應，科學家提出了多種回收和利用CO2的方案。

方案I:利用FeO吸收CO2獲得H2

i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g) △H2=+113.4kJ/mol (1)3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=__________。

(2)在反應i中，每放出38.0kJ熱量，有______gFeO被氧化。

方案II:利用CO2制備CH4

300℃時，向2L恒容密閉容器中充入2mol CO2和8molH2，發生反應CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H4，混合氣體中CH4的濃度與反應時間的關系如圖所示。

(3) ①從反應開始到恰好達到平衡時，H2的平均反應速率v(H2)=________。

②300℃時，反應的平衡常數K=________。

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，重新達到平衡時CH4的濃度_______(填字母)。

A.等于0.8mol/L B.等于1.6mol/L

C.0.8 mol/L <c(CH4)<1.6 mol/L D.大于1.6 mol/L

(4)300℃時，如果該容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，則v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。

(5)已知：200℃時.該反應的平衡常數K=61.8L2·mol-2。則△H4___0（填“>”“<”或“=”)。

方案Ⅲ:用堿溶液吸收CO2

利用100mL3mol/LNaOH溶液吸收4.48LCO2(標準狀況)，得到吸收液。

(6)該吸收液中離子濃度的大小排序為____________。將該吸收液蒸干，灼燒至恒重，所得固體的成分是_______(填化學式)。

Answer 1

【答案】 ＋18.7 kJ·mol-1 144 0.32 mol·L-1·min-1 25 L2·mol-2 D ＞ ＜ c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+) Na2CO3

【解析】(1) i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=-76.0kJ/mol，ⅱ.C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g) △H2=+113.4kJ/mol，根據蓋斯定律，將(i+ii)×得：3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=[(-76.0kJ/mol)+(+113.4kJ/mol)]×=＋18.7 kJ·mol-1，故答案為：＋18.7 kJ·mol-1；

(2)在反應i 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=-76.0kJ/mol中，每放出38.0kJ熱量，有3molFeO參與反應，其中2molFeO被氧化，質量為144g，故答案為：144；

(3) ①從反應開始到恰好達到平衡時，H2的平均反應速率v(CH4)= =0.08 mol·L-1·min-1，則v(H2)=4 v(CH4)=0.32 mol·L-1·min-1，故答案為：0.32 mol·L-1·min-1；

② CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)

起始(mol/L)1 4 0 0

反應(mol/L)0.8 3.2 0.8 1.6

平衡(mol/L)0.2 0.8 0.8 1.6

300℃時，反應的平衡常數K==25，故答案為：25；

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，相當于增大壓強，平衡正向移動。重新達到平衡時CH4的濃度大于1.6 mol/L，故選D；

(4)300℃時，如果該容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，Qc==14＜K=25，反應正向進行，v正＞v逆，故答案為：＞；

(5)200℃時.該反應的平衡常數K=61.8L2·mol-2，說明升高溫度，平衡常數減小，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，則△H4＜0，故答案為：＜；

(6) 標準狀況下4.48LCO2的物質的量為=0.2mol，100mL3mol/LNaOH溶液中含有NaOH0.3mol，反應生成等物質的量的Na2CO3和NaHCO3的混合物，碳酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子，溶液顯堿性，溶液中離子濃度的大小順序為c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)。將該吸收液蒸干，灼燒至恒重，碳酸氫鈉完全分解生成碳酸鈉，故答案為：c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)；Na2CO3。