Question

研究CO₂的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義．
（1）將CO₂與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等．
①已知：Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ?mol^-1
     C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1
則Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe （s）+3CO₂（g）△H=

 

．
②已知Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）₅]，該化合物相當活潑易吸收H₂生成氫化羰基鐵．氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應生成四羰基鐵酸二鈉．試寫出五羰基鐵吸收H₂的反應方程式

 

．
③利用燃燒反應可設計成CO/O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），寫出該電池的正極反應式

 

．
（2）某實驗將CO₂和H₂充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同條件下發(fā)生反應：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如圖所示，回答問題：
①該反應的平衡常數表達式為K=

 

．
②曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為K_Ⅰ

 

K_Ⅱ（填“大于”、“等于”或“小于”）．
③其它條件不變時，下列措施能提高H₂轉化率的是

 

（填字母）．
A．減小CO₂的濃度       B．降低溫度       C．增加H₂的濃度       D．增大壓強．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）①依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到熱化學方程式；
②氫化羰基鐵為二元弱酸，結合原子守恒分析書寫化學方程式；
③CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），依據原電池原理，氧氣在正極得電子，發(fā)生還原反應；
（2）①依據化學平衡的平衡常數概念計算列式，平衡常數是用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積；
②依據圖象分析可知先拐先平，溫度高，反應是放熱反應，平衡逆向進行；
③提高H₂轉化率，則平衡向正反應方向移動，可以通過降低溫度、增大壓強、增大二氧化碳濃度或減小甲醇、水蒸氣濃度實現．

解答： 解：（1）①已知：a、Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ?mol^-1
b、C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1
依據蓋斯定律a-b×3得到：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ/mol，
故答案為：-28.5KJ/mol；
②Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）₅]，該化合物相當活潑，易于吸收H₂生成氫化羰基鐵．氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應生成四羰基鐵酸二鈉，依據題干信息推知，反應的化學方程式為：Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO，
故答案為：Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO；
③CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），氧氣在正極得電子，發(fā)生還原反應，正極反應式為：O₂+2H₂O+2e^-═4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+2e^-═4OH^-；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）反應的平衡常數為：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案為：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
②圖象分析可知先拐先平，Ⅱ溫度高，反應是放熱反應，平衡逆向進行，平衡常數減小，所以K₁＞K₂，
故答案為：大于；
③提高H₂轉化率，則平衡向正反應方向移動，可以通過降低溫度、增大壓強、增大二氧化碳濃度或減小甲醇、水蒸氣濃度實現，
故選BD．

點評：本題考查涉及知識點較多，涉及反應熱的計算、平衡常數的計算、平衡狀態(tài)的判斷以及外界條件對平衡移動的影響等問題，題目難度中等，本題注意把握計算方法以及平衡常數的運用．