Question

(每空2分，共10分)

研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)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(xué)方程式為 。

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

CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= 。

②取一定體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比為1∶3)，加入恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)。反應(yīng)經(jīng)過相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如圖1所示，則該反應(yīng)的ΔH 0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在兩種不同溫度下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖2所示，曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

④用硫酸溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，CO2在電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極反應(yīng)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(jù)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(yīng)熱△H=△H 1 -3△H 2=-28.5kJ/mol，熱化學(xué)方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol

（2）①根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= c(CH3OH)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2)3

②反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)最大，再升高溫度，甲醇的體積分?jǐn)?shù)降低，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以正向是放熱反應(yīng)，△H<0；

③曲線II先出現(xiàn)拐點(diǎn)，說明II的溫度高于I，因?yàn)闇囟壬�高，平衡逆向移�?dòng)，所以甲醇的物質(zhì)的量減少，溫度升高，平衡常數(shù)減小，所以KⅠ> KⅠI；

④二氧化碳中C元素的化合價(jià)是+4價(jià)，甲烷中C元素的化合價(jià)是-4價(jià)，所以二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷得到8個(gè)電子，與氫離子結(jié)合生成甲烷與水，電極反應(yīng)式為CO2-8e-+8H+=CH4+2H2O。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)與能量關(guān)系的判斷，化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷，電極反應(yīng)式的書寫