CO2的資源化對於構建低碳社會具有重要意義。(1)在太陽能的作用下，缺鐵氧化物(如Fe0.9O)能分解CO2，...

問題詳情：

CO2的資源化對於構建低碳社會具有重要意義。

(1)在太陽能的作用下，缺鐵氧化物(如Fe0.9O)能分解CO2，其過程如圖所示。過程①的化學方程式是_______。在過程②中每產生1 mol O2，轉移電子____mol。

(2)高温共電解CO2和H2O是一種製備清潔燃料的新技術，其原理如圖所示。電極a上的電極反應式是H2O + 2e－= H2 + O2－和__________________。 

(3)利用CO2製備CH3OH的反應如下：

反應a：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)        ΔH1 = + 41.19 kJ·mol-1

反應b：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)           ΔH2 =－90.77 kJ·mol-1

反應c：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH3

①反應a在一定條件下能自發進行的原因是_______________。

②ΔH3 =________kJ·mol-1，反應c的平衡常數表達式K=_______________。

(4)CO2是廉價的碳資源，將其**化具有重要意義。其原理為：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)   △H=－412.5 kJ·mol-1其他條件不變，壓強對CO2的轉化率及CH4的選擇*的影響如圖所示。CH4的選擇*=×100%，CO2**化反應選擇0.1MPa (1個大氣壓)而不選擇更高壓強的原因是_______________。

【回答】

10Fe0.9O + CO2  3Fe3O4 + C    4    CO2＋2e－= CO＋O2－    ΔS > 0    －49.58   

    在0.1MPa，CO2的轉化率及CH4的選擇*較高，加壓CO2的轉化率及CH4的選擇*變化不大，且加壓會增大投資和能耗   

【分析】

(1)根據圖所，過程①是Fe0.9O和CO2反應生成Fe3O4和C；

(2)根據圖示，電極a上H2O得電子生成H2、CO2得電子生成CO；

(3) ①根據分析；

②根據蓋斯定律計算ΔH3；

(4)根據圖示，在0.1MPa，CO2的轉化率及CH4的選擇*較高，加壓CO2的轉化率及CH4的選擇*變化不大；

【詳解】

(1)根據圖所，過程①是Fe0.9O和CO2反應生成Fe3O4和C，化學方程式是10Fe0.9O + CO2  3Fe3O4 + C；過程②中Fe3O4→O2，氧元素化合價由-2升高為0，每產生1 mol O2，轉移電4mol；

(2)根據圖示，電極a上H2O得電子生成H2、CO2得電子生成CO，電極反應式是H2O + 2e－= H2 + O2－和CO2＋2e－= CO＋O2－；

(3) ①反應a，ΔH>0，在一定條件下能自發進行，説明，所以ΔS > 0；

②反應a：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)        ΔH1 = + 41.19 kJ·mol-1

反應b：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)           ΔH2 =－90.77 kJ·mol-1

反應c：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH3

②根據蓋斯定律a+b得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH3=+ 41.19 kJ·mol-1－90.77 kJ·mol-1=－49.58 kJ·mol-1，反應c的平衡常數表達式K= ；

(4)根據圖示，在0.1MPa，CO2的轉化率及CH4的選擇*較高，加壓CO2的轉化率及CH4的選擇*變化不大，且加壓會增大投資和能耗，CO2**化反應選擇0.1MPa (1個大氣壓)而不選擇更高壓強。

【點睛】

本題考查化學反應中的能量變化、化學反應方向的判據、化學平衡常數，理解蓋斯定律的含義，明確電解原理是解題關鍵，注意平衡常數表達式的書寫規則。

知識點：化學反應中的能量變化

題型：綜合題