Question

【题目】为了缓解温室效应，科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。

方案I:利用FeO吸收CO2获得H2

ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=--2Fe3O4(s)+C(s) △H1=-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）在反应i中,每放出38.0kJ热量，有_______gFeO被氧化。

方案II:利用CO2制备CH4

300℃时，向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2，发生反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H4，混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。

（3） ①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)=_________。

②300℃时，反应的平衡常数K=____________。

③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，重新达到平衡时CH4的浓度_________(填字母)。

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

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

（5）已知:200℃时，该反应的平衡常数K=64.8L2·mol-2。则△H4______0(填“>”“<”或“=”)。

方案Ⅲ:用碱溶液吸收CO2

利用100mL3mol/LNaOH溶液吸收4.48LCO2(标准状况)，得到吸收液。

（6）该吸收液中离子浓度的大小排序为______________。将该吸收液蒸干、灼烧至恒重，所得固体的成分是__________(填化学式)。

Answer 1

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

【解析】（1）已知ⅰ.6FeO(s) +CO2(g)=--2Fe3O4(s) +C(s) △H1=-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s) +2H2O(g)=CO2(g) +2H2(g) △H2= +113.4kJ/mol

根据盖斯定律，由ⅰ×+ⅱ×得反应3FeO(s) +H2O(g)=Fe3O4(s) +H2(g) △H3=△H1×+△H2×=-76.0kJ/mol×+113.4kJ/mol×=+18.7kJ/mol；（2）在反应i6FeO(s) +CO2(g)=--2Fe3O4(s) +C(s) △H1=-76.0kJ/mol中，每放出38.0kJ热量，有3mol FeO 参与反应，而其中有 的FeO中的铁元素由+2价变为+3价，故被氧化的 FeO的质量为：3mol× ×72g/mol=144g；

（3） CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)

起始浓度(mol/L) 1 4 0 0

改变浓度(mol/L) 0.8 3.2 0.8 1.6

平衡浓度(mol/L) 0.2 0.8 0.8 1.6

①从反应开始到恰好达到平衡时，H2 的平均反应速率v(H2) ==0.32 mol.L-1·min-1；②300℃时，反应的平衡常数K===25L2·mol-2；③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 molCO2和8 molH2，则物质的量增大2倍，若平衡不移动则平衡后CH4 的浓度应该是原来的2倍即1.6 mol/L，但在恒容情况下增大两倍投料，相当于增大压强，平衡向气体缩小的正反应方向移动， CH4 的浓度增大，大于1.6 mol/L，答案选D；（4）300℃时，如果该容器中有1.6 molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)，Qc==14则反应未达平衡，向正反应方向进行，v正> v逆；（5）已知: 300℃时，反应的平衡常数K=25L2·mol-2；200℃时，该反应的平衡常数K=64.8L2·mol-2。则降低温度，K值增大，平衡向正反应方向移动，正反应为放热反应，△H4<0；（6）实验室中常用NaOH溶液来进行洗气和提纯，当100mL 3mol/L的NaOH溶液吸收标准状况下4.48LCO2时，所得溶液为等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠的混合液，水解显碱性，且碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)；将该吸收液蒸干、灼烧至恒重，由于碳酸氢钠受热分解，故所得固体的成分是Na2CO3。