Question

【題目】研究碳和硫的化合物的性質，有助于合理控制溫室效應、環境污染，并能進行資源化利用，還可重新獲得燃料或重要工業產品．
（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=﹣76.0kJmol﹣1
①上述反應的還原產物為 ， 每生成1mol Fe3O4 ， 轉移電子的物質的量為mol；
②已知：C（s）+2H2O（g）═CO2（g）+2H2（g）△H=+113.4kJmol﹣1 ， 則反應：
3FeO（s）+H2O（g）═Fe3O4（s）+H2（g）的△H= ．
（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）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℃時發生上述反應，達到平衡時各物質的濃度分別為CO2 0.2molL﹣1 ， H2 0.8molL﹣1 ， CH4 0.8molL﹣1 ， H2O 1.6molL﹣1 ． 則300℃時上述反應的平衡常數K= ． 200℃時該反應的平衡常數K=64.8，則該反應的△H（填“＞”或“＜”）0．

Answer 1

【答案】
（1）C；2；+18.7kJ/mol
（2）25；＜
【解析】解：（1）①反應6FeO（s）+CO2（g）═2Fe3O4（s）+C（s）中，Fe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，還原產物為C，每生成1mol Fe3O4 ， 則生成0.5molC，轉移2mol電子， 所以答案是：C；2；
②6FeO（s）+CO2（g）=2Fe3O4（s）+C（s）△H=﹣76.0kJmol﹣1
C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=+113.4kJmol﹣1 ，
兩熱化學方程式相加除以2得：3FeO（s）+H2O（g）=Fe3O4（s）+H2（g）
△H=（﹣76.0kJ/mol+113.4kJ/mol）÷2=+18.7kJ/mol，
所以答案是：+18.7kJ/mol；（2）平衡狀態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

反應的平衡常數表達式K= = =25，因為200℃時該反應的平衡常數K=64.8，所以升溫K變小，平衡向逆反應方向移動，所以△H＜0；
所以答案是：25；＜．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用反應熱和焓變和化學平衡的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．