Question

4．利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放，還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產品．
（1）有科學家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相關熱化學方程式如下：6FeO（s）+CO₂（g）=2Fe₃O₄（s）+C（s）△H=-76.0kJ•mol^一1
上述反應中每生成1mol Fe₃O₄，轉移電子的物質的量為2mol．
（2）在一定條件下，二氧化碳轉化為甲烷的反應如下：
CO₂（g）+4H₂ （g）   C H₄ （g）+2H₂O（g），向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時各物質的濃度分別為CO₂ 0.2mol•L^一1，H₂ 0.8mol•L^一1，CH₄0.8mol•L^一1，H₂O1.6mol•L^一1．則CO₂的平衡轉化率為80%．300℃時上述反應的平衡常數K=25．200℃時該反應的平衡常數K=64.8，則該反應的△H＜（填“＞’’或“＜”）O．

Answer 1

分析 （1）反應中Fe元素化合價升高，C元素化合價降低，計算生成C的物質的量，結合C元素化合價變價計算轉移電子物質的量；
（2）向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時，
                          CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L）：1             4               0                  0
變化量（mol/L）：0.8        3.2            0.8                1.6
平衡量（mol/L）：0.2         0.8            0.8                1.6
代入K計算平衡常數，再根據平衡常數相對大小判斷溫度對平衡移動的影響．

解答 解：（1）①由方程式可知，每生成1mol Fe₃O₄時生成0.5molC，C元素化合價由+4價降低為0價，故轉移電子為0.5mol×4=2mol，故答案為：2；
（2）向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時，
                       CO₂（g）+4H₂ （g）?CH₄ （g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L）：1         4                 0                 0
變化量（mol/L）：0.8        3.2             0.8           1.6
平衡量（mol/L）：0.2         0.8           0.8             1.6
則CO₂的平衡轉化率為$\frac{0.8}{1}$×100%=80%；平衡常數K=$\frac{0.8×1．{6}^{2}}{0.2×0．{8}^{4}}$=25，200℃時該反應的平衡常數K=64.8，大于300℃時該反應的平衡常數25，說明降低溫度平衡向正反應方向移動，故正反應為放熱反應，即Q＜0，
故答案為：80%；25；＜．

點評 本題考查平衡常數計算、氧化還原反應計算，注意對概念的理解掌握，難度中等．