Question

11．運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮等單質(zhì)和化合物的反應(yīng)有重要意義．
（1）有科學(xué)家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：
6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ•mol^-1
①上述反應(yīng)中每生成1mol Fe₃O₄，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol．
②已知：C（s）+2H₂O（g）=CO₂ （g）+2H₂（g）△H=+113.4kJ•mol^一1，則反應(yīng)：
3FeO（s）+H₂O （g）=Fe₃O₄ （s）+H₂ （g）的△H=+18.7kJ/mol．
（2）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH₃（g）與CO₂（g）經(jīng)兩步反應(yīng)生成尿素〔CO（NH₂）₂〕，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如圖1：

則NH₃（g）與CO₂（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol．
（3）氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計(jì)成氨氣一氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是負(fù)極 （填“正極”或“負(fù)極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-→N₂+6H₂O．
（4）華盛頓大學(xué)的研究人員研究出一種方法，可實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)時(shí)CO₂零排放，其基本原理如圖2所示：
①上述生產(chǎn)過程的能量轉(zhuǎn)化方式是ac．
a、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
b、太陽能轉(zhuǎn)化為電能
c、太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
d、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
②上述電解反應(yīng)在溫度小于 900℃時(shí)進(jìn)行，碳酸鈣先分解為CaO和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，陰極反應(yīng)式為3CO₂+4e^-=C+2CO₃^2-，則陽極的電極反應(yīng)式為2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和反應(yīng)生成的Fe₃O₄計(jì)算電子轉(zhuǎn)移；
②根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）由圖示可知，兩步反應(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的；
（3）在燃料電池中，燃料做負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-→N₂+6H₂O；
（4）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過程；
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，陰極是二氧化碳得到電子生成碳，依據(jù)電子守恒和傳導(dǎo)離子配平書寫電極反應(yīng)．

解答 解：（1）①6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（g）△H=-76.0KJ•mol^-1該反應(yīng)中每生成1molFe₃O₄，反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol，1mol二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子4mol，0.5mol二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量2mol，
故答案為：2；
②6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ•mol^-1，
C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=+113.4kJ•mol^-1，
兩熱化學(xué)方程式相加除以2得：3FeO（s）+H₂O（g）=Fe₃O₄（s）+H₂（g）△H=（-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol）÷2=+18.7kJ/mol，
故答案為：+18.7kJ/mol；
（2）由圖示可知，兩步反應(yīng)的完成的熱效應(yīng)與一步完成的熱效應(yīng)是相同的，將兩個(gè)反應(yīng)相加可得2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol，
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134 kJ/mol；
（3）在燃料電池中，燃料做負(fù)極，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-→N₂+6H₂O，
故答案為：負(fù)極；2NH₃-6e^-+6OH^-→N₂+6H₂O；
（4）①依據(jù)圖示可知是太陽能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的變化過程，
故答案為：ac；
②上述電解反應(yīng)在溫度小于900℃時(shí)進(jìn)行碳酸鈣先分解為Ca0和CO₂，電解質(zhì)為熔融碳酸鈉，則陽極的電極反應(yīng)是碳酸根離子失電子生成氧氣的過程，電極反應(yīng)為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑，
故答案為：2CO₃^2--4e^-═2CO₂↑+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式書寫、氧化還原反應(yīng)和電極反應(yīng)式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，掌握蓋斯定律、氧化還原反應(yīng)原理、電極反應(yīng)式的書寫是關(guān)鍵．