Question

【題目】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高，CO2 的捕集利用技術(shù)成為研究的重點。

（1）目前國際空間站處理CO2的一個重要方法是將CO2 還原，所涉及的反應(yīng)方程式為：

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

對于氣體參與的反應(yīng),表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強P(B)代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c(B)，則該反應(yīng)的Kp=_______________(用表達式表示)。

（2）在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。

①X是電源的_________極。

②陽極的反應(yīng)式是_____________________________________。

（3）以CO2為原料制取碳(C)的太陽能工藝如圖所示。

①過程1中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。

②過程2中每生成1molFe3O4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_________mol。

Answer 1

【答案】 Kp=[p(CH4)p2(H2O)]/[p(CO2)p4(H2)] 負極 2O2--4e-=O2↑ 2Fe3O46FeO+O2 ↑ 2

【解析】試題分析：本題考查平衡常數(shù)表達式的書寫、電解原理和電極反應(yīng)式的書寫、化學(xué)方程式的書寫、轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計算。

（1）根據(jù)題意“對于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分（B）的平衡壓強p（B）代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c（B）”，則該反應(yīng)的Kp=[p（CH4）·p2（H2O）]/[p（CO2）·p4（H2）]。

（2）高溫共電解H2O-CO2混合氣體制得H2和CO，該過程中H2O、CO2發(fā)生還原反應(yīng)生成H2和CO，此反應(yīng)在陰極發(fā)生。

①根據(jù)圖示，陰極與電源的X極相連，X是電源的負極。

②電解質(zhì)為固態(tài)金屬氧化物，陽極生成O2，陽極電極反應(yīng)式為2O2--4e-=O2↑。

（3）①根據(jù)圖示，過程1中Fe3O4反應(yīng)生成O2和FeO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe3O46FeO+O2↑。

②根據(jù)圖示，過程2的化學(xué)方程式為6FeO+CO22Fe3O4+C，反應(yīng)中C元素的化合價由+4價降至0價，生成2molFe3O4轉(zhuǎn)移4mol電子，每生成1molFe3O4轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為2mol。