CO2的资源化对于构建低碳社会具有重要意义。(1)在太阳能的作用下，缺铁氧化物(如Fe0.9O)能分解CO2，...

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CO2的资源化对于构建低碳社会具有重要意义。

(1)在太阳能的作用下，缺铁氧化物(如Fe0.9O)能分解CO2，其过程如图所示。过程①的化学方程式是_______。在过程②中每产生1 mol O2，转移电子____mol。

(2)高温共电解CO2和H2O是一种制备清洁燃料的新技术，其原理如图所示。电极a上的电极反应式是H2O + 2e－= H2 + O2－和__________________。 

(3)利用CO2制备CH3OH的反应如下：

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

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

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

①反应a在一定条件下能自发进行的原因是_______________。

②ΔH3 =________kJ·mol-1，反应c的平衡常数表达式K=_______________。

(4)CO2是廉价的碳资源，将其**化具有重要意义。其原理为：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)   △H=－412.5 kJ·mol-1其他条件不变，压强对CO2的转化率及CH4的选择*的影响如图所示。CH4的选择*=×100%，CO2**化反应选择0.1MPa (1个大气压)而不选择更高压强的原因是_______________。

【回答】

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

    在0.1MPa，CO2的转化率及CH4的选择*较高，加压CO2的转化率及CH4的选择*变化不大，且加压会增大投资和能耗   

【分析】

(1)根据图所，过程①是Fe0.9O和CO2反应生成Fe3O4和C；

(2)根据图示，电极a上H2O得电子生成H2、CO2得电子生成CO；

(3) ①根据分析；

②根据盖斯定律计算ΔH3；

(4)根据图示，在0.1MPa，CO2的转化率及CH4的选择*较高，加压CO2的转化率及CH4的选择*变化不大；

【详解】

(1)根据图所，过程①是Fe0.9O和CO2反应生成Fe3O4和C，化学方程式是10Fe0.9O + CO2  3Fe3O4 + C；过程②中Fe3O4→O2，氧元素化合价由-2升高为0，每产生1 mol O2，转移电4mol；

(2)根据图示，电极a上H2O得电子生成H2、CO2得电子生成CO，电极反应式是H2O + 2e－= H2 + O2－和CO2＋2e－= CO＋O2－；

(3) ①反应a，ΔH>0，在一定条件下能自发进行，说明，所以ΔS > 0；

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

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

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

②根据盖斯定律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，反应c的平衡常数表达式K= ；

(4)根据图示，在0.1MPa，CO2的转化率及CH4的选择*较高，加压CO2的转化率及CH4的选择*变化不大，且加压会增大投资和能耗，CO2**化反应选择0.1MPa (1个大气压)而不选择更高压强。

【点睛】

本题考查化学反应中的能量变化、化学反应方向的判据、化学平衡常数，理解盖斯定律的含义，明确电解原理是解题关键，注意平衡常数表达式的书写规则。

知识点：化学反应中的能量变化

题型：综合题