Question

【題目】室溫下，0.25molC2H4(g)完全燃燒生成二氧化碳和液態水，放出352.75kJ的熱量。請寫出該反應的熱化學方程式:_________________。為了緩解溫空效應，科學家提出了多種回收和利用CO2的方案。

方案1: 利用FeO吸收CO2獲得H2

ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH1=-76.0kJ/mol

ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol

(1) 3FeO(g)+H2O(g)= Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3 =__________

(2) 在反應i中，每放出38.0kJ熱量有____________gFeO被氧化。

室溫下，物質的量濃度均為0.lmol/L 的幾種鹽溶液的pH如下表:

序號	①	②	③	④	⑤
溶液	NH4Cl	CH3COONH4	NaHCO3	NaX	Na2CO3
pH	5	7	8.4	9.7	11.6

(3)寫出溶液④中通入少量CO2的離子方程式:__________

(4)25℃時，溶液①中，由水電離產生的c(OH-)=_____mol/L。

(5)下列說法正確的是__________ (填序號)。

A.c(NH4+):①>②

B.物質的量濃度和體積均相等的NaCl和CH3COONH4兩種溶液中，離子總數相等

C.等體積的③和⑤形成的混合溶液中:c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L

D.將pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀釋相同倍數，HX溶液的pH變化小

方案2:利用CO2制備CH4

300℃時，向2L恒容密閉容器中充入2molCO2和8molH2發生反應:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)ΔH4,混合氣體中CH4的濃度與反應時間的關系如圖所示。

(6)①從反應開始到恰好達到平衡時，H的平均反應速率v(H2)=____________。

②300℃時，反應的平衡常數K=____________。

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,重新達到平衡時CH4的濃度__(填序號)。

A.等于0.8mo/L B.等于1.6mo/L

C.0.8mol/L4)<1.6mol/L D.大于1.6mol/L

(7)300℃時，如果該容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g).則v正___v逆

(填“>”“<”或“=" )。

(8)已知:200℃時，該反應的平衡常數K=64.8L2·mol-2。則ΔH4____0(填“>”“<”或“=”)。

方案3:利用“Na-CO2”電池將CO2變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“Na-CO2”電池以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，總反應為4Na+3CO22Na2CO3+C。放電時該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖所示:

(9)①放電時，正極的電極反應式為____________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，當轉移0.2mole-時，兩極的質量差為___g。

Answer 1

【答案】 C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol1 +18.7kJ/mol 144 X+CO2+H2O=HCO+HX 105 AD 0.32mol·L1·min1 25L2·mol2 D ＞ ＜ 3CO2+4Na++4e=2Na2CO3+C 15.8

【解析】（1）0.25molC2H4(g)完全燃燒生成二氧化碳和液態水，放出352.75kJ的熱量，那么1molC2H4(g)完全燃燒生成二氧化碳和液態水，放出1411.0kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol1 ；正確答案：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol1。

⑴已知：ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol；變為iii CO2(g)+2H2(g)= C(s)+2H2O(g)，ΔH = - 113. 4kJ/mol；根據蓋斯定律可知：反應ⅰ-反應iii可得6FeO(g)+2H2O(g)= 2Fe3O4(s)+2H2(g) ΔH3=+37.4 kJ/mol，化簡后為：3FeO(g)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3=+18.7kJ/mol；正確答案：+18.7kJ/mol。

⑵ 6molFeO中有4molFeO被氧化為2mol Fe2O3，有2molFeO沒有發生變化，因此4molFeO被氧化過程中反應放熱76.0kJ/mol，現在反應放出38.0kJ熱量，則有2 molFeO被氧化，有2×72=144g；正確答案：144。

(3) 少量CO2通入到NaX的溶液中，由于堿性NaX< Na2CO3，所以反應生成HX和碳酸氫鹽，反應離子方程式X+CO2+H2O=HCO3- +HX ，正確答案：X+CO2+H2O=HCO3- +HX 。

(4)25℃時，NH4Cl溶液促進水的電離，由于pH=5，所以由水電離產生的c(H+)=10-5 mol/L，水電離產生的c(OH-)=10-5mol/L；正確答案：10-5。

(5) 氯化銨水解，醋酸銨是相互促進水解，所以醋酸銨中銨根離子剩余的少，水解的多，所以c(NH4+):①>②，A正確；NaCl為不水解，CH3COONH4相互促進水解，有一部分離子變為分子，所以物質的量濃度和體積均相等的NaCl和CH3COONH4兩種溶液中，離子總數不相等，B錯誤；等體積的③和⑤形成的混合溶液中，根據碳原子守恒規律：c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)=0.1mol/L，C錯誤；pH相同的酸，加水稀釋相同的倍數，酸越弱，pH變化幅度越小，已知可知CH3COOH>HX，將pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀釋相同倍數，HX溶液的pH變化小，D正確；正確選項AD。

①設反應正消耗二氧化碳xmol,反應如下：

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

起始量 2 8 0 0

變化量 x 4 x x 2x

平衡量2- x 8-4 x x 2x

從圖像分析可知：10分鐘時，反應達到平衡狀態，c(CH4)=0.8 mol/L，容器的體積為2L，所以n(CH4)=1.6 mol, x=1.6mol，v(H2)=4×1.6/2/10=0.32mol·L1·min1 ；正確答案： 0.32mol·L1·min1。

②300℃時，c(CH4)=0.8 mol/L，c(H2O)=1.6 mol/L，c(H2)=0.8 mol/L，c(CO2)=0.2 mol/L，反應的平衡常數K=c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=0.8×(1.6)2/0.2×(0.8)4=25 L2·mol2 正確答案：25L2·mol2。

③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,若平衡不發生移動，CH4的濃度為原來的二倍，即1.6 mol/L；溫度、體積不變，反應物按比例加倍，相當于加壓過程，平衡向正反應方向移動，c(CH4)在1.6 mol/L基礎上再增加一些，大于1.6mol/L，正確答案：D。

(7)各物質的濃度為300℃時，c(CH4)=5.6/2=2.8 mol/L，c(H2O)=4/2=2 mol/L，c(H2)=2/2=1 mol/L，c(CO2)=1.6/2=0.8 mol/L，該反應的濃度商為c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=2.8×22/14×2.8=4,而300℃時反應的平衡常數K=25，所以反應正向移動，v正大于v逆，正確答案：>。

(9)①原電池放電時，正極發生還原反應，二氧化碳被還原為碳，電極反應式為3CO2+4Na++4e=2Na2CO3+C；正確答案：3CO2+4Na++4e=2Na2CO3+C。

②鈉電極為負極，發生氧化反應，當反應轉移0.2mole-時，鈉電極質量減少了0.2×23=4.6 g；正極發生還原反應，生成Na2CO3和C全部沉積在電極表面，根據4e--2Na2CO3---C關系可知，當反應轉移0.2mole-時，生成Na2CO3的量為0.1 mol，質量為10.6g，生成C為0.05 mol，質量為0.6 g；兩極的質量差為10.6+0.6+4.6=15.8 g；正確答案：15.8 g。