Question

(15分)资源化利用CO₂不仅可以减少温室气体的排放，还可以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，相关热化学方程式为：6FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s)  △H＝-76.0kJ/mol，该反应中每生成1mol Fe₃O₄，转移电子的数目为            。

（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应为：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入一定量的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, H₂ 0.8 mol/L, CH₄ 0.8 mol/L, H₂O 1.6 mol/L。起始充入CO₂和H₂的物质的量分别为     、      。CO₂的平衡转化率为      。

②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1mol CO₂和4molH₂，在Ⅱ中充入1mol CH₄和2molH₂O(g)，300℃开始反应，达到平衡时，下列说法正确的是（     ）（填字母）。

A、容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B、容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同

C、容器Ⅰ中CO₂的物质的量比容器Ⅱ中的多

D、容器Ⅰ中CO₂的转化率与容器Ⅱ中CH₄的转化率之和小于1

（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，其基本原理如下图所示：

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，碳酸钙分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极电极反应式为                              ，阴极电极反应式为                              。

Answer

（15分）（1）2NA （2）①2mol ，8mol ，80℅ ②CD

（3）①太阳能转化为化学能（1分），电能转化为化学能 ②2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑(2分)，3CO2+4e-=C+2CO32-

【解析】

试题分析：（1）①由6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)知，反应方程式FeO中铁元素化合价+2升至Fe3O4中+8/3，CO2由+4降至C中碳元素的0价，每生成1molC转移电子4mol，生成Fe3O4 2mol ，则生成1 mol Fe3O4转移电子2mol, 转移电子的数目为2NA；

（2）①2 L的恒容密闭容器中反应达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol/L, H2 0.8 mol/L, CH4 0.8 mol/L, H2O 1.6 mol/L，CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H<0

起始浓度（mol/L） 1 4 0 0

变化浓度（mol/L） 0.8 3.2 0.8 1.6

平衡浓度（mol/L） 0.2 0.8 0.8 1.6

容器的体积为2L, 起始充入CO2和H2的物质的量分别为1×2=2mol、4×2=8mol

CO2的平衡转化率为(0.8/1)×100%=80℅; ②A.两个容器中平衡建立的途径不相同，无法比较反应速率，A错误；B.ⅠⅡ两个容器恒容绝热，反应物的量不同，反应的热效应不同，所以平衡常数不同，B错误；C.容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多，C正确；D.如果温度相同，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，因为容器绝热，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率比两容器相同温度时容器Ⅱ中CO2的转化率低，所以容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1，D正确；选CD。

（3）①由图知，是用吸收的太阳能和电源电能进行反应能量的来源，太阳能和电能转化为化学能；②电解反应中阳极失电子发生氧化反应，由图知反应产物为O2，电解质为熔融碳酸钠，阳极电极反应式：2CO32--4e－=2CO2↑＋O2↑，阴极电极反应式为3CO2+4e-=C+2CO32-，答案为①太阳能转化为化学能（1分），电能转化为化学能 ②2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑(2分)，3CO2+4e-=C+2CO32-

考点：考查氧化还原反应中电子转移的计算，可逆反应的计算，化学平衡的建立与等效平衡的关系，电解原理。