Question

18．研究碳和硫的化合物的性質(zhì)，有助于合理控制溫室效應(yīng)、環(huán)境污染，并能進(jìn)行資源化利用，還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品．
（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)的還原產(chǎn)物為C，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^-1，則反應(yīng)：
3FeO（s）+H₂O（g）═Fe₃O₄（s）+H₂（g）的△H=+18.7kJ/mol．
（2）在一定條件下，二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應(yīng)如下：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）．向一容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為CO₂ 0.2mol•L^-1，H₂ 0.8mol•L^-1，CH₄ 0.8mol•L^-1，H₂O 1.6mol•L^-1．則300℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=25．200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，則該反應(yīng)的△H＜（填“＞”或“＜”）0．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（s）中，F(xiàn)e元素化合價由+2價部分升高到+3價，C元素化合價由+4價降低到0價；
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）的反應(yīng)熱；
（2）平衡狀態(tài)c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       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
根據(jù)平衡常數(shù)為生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積書寫；比較300℃與200℃時的平衡常數(shù)K的值判斷反應(yīng)的△H．

解答 解：（1）①反應(yīng)6FeO（s）+CO₂（g）═2Fe₃O₄（s）+C（s）中，F(xiàn)e元素化合價由+2價部分升高到+3價，C元素化合價由+4價降低到0價，還原產(chǎn)物為C，每生成1mol Fe₃O₄，則生成0.5molC，轉(zhuǎn)移2mol電子，
故答案為：C；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）平衡狀態(tài)c（H₂）=c（CH₄）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.2mol/L；
               CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1.0      4.0       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
反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{H}_{2}O）{c}^{2}（C{H}_{4}）}{c（C{O}_{2}）{c}^{4}（{H}_{2}）}$=$\frac{1．{6}^{2}×0.8}{0.2×0．{8}^{4}}$=25，因為200℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64.8，所以升溫K變小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以△H＜0；
故答案為：25；＜．

點評 本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)方程式定量計算，化學(xué)平衡的計算，氧化還原反應(yīng)的理解應(yīng)用等知識，為高考常見題型，側(cè)重考查學(xué)習(xí)的分析、計算能力，題目難度中等．