Question

(每空2分，共10分)

研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要意義。

（1）將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。

已知：Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO(g) △H 1 = +489.0 kJ·mol－1

C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g) △H 2 = +172.5 kJ·mol－1

則CO還原Fe2O3(s)的熱化學方程式為 。

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H

①該反應的平衡常數表達式為K= 。

②取一定體積CO2和H2的混合氣體(物質的量之比為1∶3)，加入恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應。反應經過相同時間后，測得甲醇的體積分數φ(CH3OH)與反應溫度T的關系如圖1所示，則該反應的ΔH 0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在兩種不同溫度下發(fā)生反應，測得CH3OH的物質的量隨時間變化如圖2所示，曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

④用硫酸溶液作電解質進行電解，CO2在電極上可轉化為甲烷，該電極反應的方程式為 。

 

Answer 1

（1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol

（2）①c(CH3OH)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2)3 ②< ③>

④CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O

【解析】

試題分析：（1）根據蓋斯定律，將一式將去二式乘以2可得所求方程式，所以CO還原氧化鐵的反應熱△H=△H 1 -3△H 2=-28.5kJ/mol，熱化學方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol

（2）①根據平衡常數的定義可得，該反應的平衡常數表達式為K= c(CH3OH)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2)3

②反應達到平衡時，甲醇的體積分數最大，再升高溫度，甲醇的體積分數降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，所以正向是放熱反應，△H<0；

③曲線II先出現(xiàn)拐點，說明II的溫度高于I，因為溫度升高，平衡逆向移動，所以甲醇的物質的量減少，溫度升高，平衡常數減小，所以KⅠ> KⅠI；

④二氧化碳中C元素的化合價是+4價，甲烷中C元素的化合價是-4價，所以二氧化碳轉化為甲烷得到8個電子，與氫離子結合生成甲烷與水，電極反應式為CO2-8e-+8H+=CH4+2H2O。

考點：考查蓋斯定律的應用，化學反應與能量關系的判斷，化學平衡移動的判斷，電極反應式的書寫