【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 CO28molH2,發(fā)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)=________。

300℃時,反應的平衡常數(shù)K=________。

③保持溫度不變,向平衡后的容器中再充入2molCO28molH2,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1.6molCO22.0molH25.6molCH4、4.0molH2O(g),則v____v(“>”“<”“=”)

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

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)

【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,.C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g) H2=+113.4kJ/mol,根據(jù)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(zhì)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

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(shù)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2molCO28molH2,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==14K=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(shù)K=61.8L2·mol-2,說明升高溫度,平衡常數(shù)減小,平衡逆向移動,正反應為放熱反應,則H40,故答案為:<;

(6) 標準狀況下4.48LCO2的物質(zhì)的量為=0.2mol,100mL3mol/LNaOH溶液中含有NaOH0.3mol,反應生成等物質(zhì)的量的Na2CO3NaHCO3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

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