问题详情:
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) △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)在反应i中,每放出38.0kJ热量,有______g FeO被氧化。
方案II :利用CO2 制备CH4
300℃时,向2 L恒容密闭容器中充入2mol CO2 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2 molCO2 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、2.0mol H2、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=61.8L2·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)。
【回答】
【*】 (1). +18.7 kJ·mol-1 (2). 144 (3). 0.32 mol·L-1·min-1 (4). 25 L2·mol-2 (5). D (6). > (7). < (8). c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+) (9). 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,根据盖斯定律,将(i+ii)×得:3FeO(s) +H2O(g)= Fe3O4(s) +H2(g) △H3 =[(-76.0kJ/mol)+(+113.4kJ/mol)]×=+18.7 kJ·mol-1,故*为:+18.7 kJ·mol-1;
(2)在反应i 6FeO(s) +CO2(g)=2Fe3O4(s) +C(s) △Hl =-76.0kJ/mol中,每放出38.0kJ热量,有3mol FeO参与反应,其中2mol FeO被氧化,质量为144g,故*为:144;
(3) ①从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(CH4)==0.08 mol·L-1·min-1,则v(H2)=4 v(CH4)=0.32 mol·L-1·min-1,故*为:0.32 mol·L-1·min-1;
② CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)
起始(mol/L)1 4 0 0
反应(mol/L)0.8 3.2 0.8 1.6
平衡(mol/L)0.2 0.8 0.8 1.6
300℃时,反应的平衡常数K==25,故*为:25;
③保持温度不变,向平衡后的容器中再充入2 molCO2 和8molH2,相当于增大压强,平衡正向移动。重新达到平衡时CH4 的浓度大于1.6 mol/L,故选D;
(4)300℃时,如果该容器中有1.6molCO2、2.0mol H2、5.6molCH4、4.0molH2O(g),Qc==14<K=25,反应正向进行,v正>v逆,故*为:>;
(5)200℃时.该反应的平衡常数K=61.8L2·mol-2,说明升高温度,平衡常数减小,平衡逆向移动,正反应为放热反应,则△H4<0,故*为:<;
(6) 标准状况下4.48LCO2的物质的量为=0.2mol,100mL3mol/LNaOH溶液中含有NaOH0.3mol,反应生成等物质的量的Na2CO3和NaHCO3的混合物,碳*根离子的水解程度大于碳**根离子,溶液显碱*,溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。将该吸收液蒸干,灼烧至恒重,碳***完全分解生成碳**,故*为:c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+);Na2CO3。
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题