Question

【題目】鐵元素及其化合物與人類的生產生活息息相關，試回答下列問題:

（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=-76.0kJ/mol，

C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=113.4kJ/mol；

寫出FeO(s)和H2O(g)生成Fe3O4(s)和H2(g)的熱化學方程式:___________。

（2）以H2、O2、熔融Na2CO3組成燃料電池，采用電解法制備Fe(OH)2，裝置如圖所示，其中P端通入CO2.

①石墨II電極的名稱是______(填“正極”或“負極”)；

石墨I電極上的電極反應式為__________。

②Y電極的電極材料是_________；X電極的電極反應式為_________。

通電一段時間后，若右側玻璃管中產生1molFe(OH)2白色沉淀，理論上P端通入的CO2在標準狀況下的體積至少為_____L。

Answer 1

【答案】 3FeO(s)＋H2O(g)＝ Fe3O4(s)＋ H2(g) ΔH＝18.7 kJ·mol一1 正極 H2－2e－＋CO＝CO2＋H2O Fe或鐵 2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 22.4

【解析】(1)6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H=-76.0kJ/mol，C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=113.4kJ/mol；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－1+113.4kJ·mol－1）÷2=+18.7kJ·mol－1，熱化學方程式：3FeO(s)＋H2O(g)＝ Fe3O4(s)＋ H2(g) ΔH＝18.7 kJ·mol一1 ；（2）①石墨II電極上氧氣得電子，是原電池的正極；石墨電極Ⅰ是通入氫氣發生的還原反應，氫氣得到電子在熔融鹽Na2CO3組成燃料電池中反應生成水，依據電荷守恒配平書寫電極反應為：H2-2e－+CO32－═CO2+H2O；②陽極Y必須是鐵電極，Fe－2e－=Fe2＋，X電極與負極相連作電解池的陰極，陰極發生的反應是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，堿溶液中電極反應：2H2O+2e－=H2↑+2OH－；通電一段時間后，若右側玻璃管中產生1molFe(OH)2白色沉淀，理論上P端通入的CO2在標準狀況下的體積：由關系式Fe(OH)2～2e－～H2～CO2，產生1molFe(OH)2，P端通入的1molCO2，即通入標準狀況下22.4LCO2。