Question

20．研究和深度開發(fā)CO、CO₂的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義．
（1）CO可用于煉鐵，已知：Fe₂O₃（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1，C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1，則CO還原Fe₂O₃（s）的熱化學(xué)方程式為Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1．
（2）CO與O₂設(shè)計(jì)成燃料電池（以KOH溶液為電解液）．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（3）CO₂和H₂充入一定體積的恒容密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），測(cè)得CH₃OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖2．
①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞、＜”），
②曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_Ⅰ＞K_Ⅱ（填“＞、=、＜”）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式 和蓋斯定律計(jì)算①-②×3得到，分析判斷；
（2）CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），依據(jù)原電池原理，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）①根據(jù)圖象可知，線Ⅱ的反應(yīng)速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ?qū)��?yīng)的溫度高于線Ⅰ，而線Ⅱ?qū)��?yīng)的甲醇的物質(zhì)的量小，也就是說溫度高反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，據(jù)此判斷反應(yīng)的△H；
②根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響可知，升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，據(jù)此判斷平衡常數(shù)的變化．

解答 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
由蓋斯定律①-②×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1；
（2）CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），一氧化碳在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳在溶液中生成碳酸鉀，原電池負(fù)極電極反應(yīng)為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）①根據(jù)圖象可知，線Ⅱ的反應(yīng)速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ?qū)��?yīng)的溫度高于線Ⅰ，而線Ⅱ?qū)��?yīng)的甲醇的物質(zhì)的量小，也就是說溫度高反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，據(jù)此判斷反應(yīng)的△H＜0，
故答案為：＜；
②根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響可知，升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，而該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)變小，即K_Ⅰ＞K_Ⅱ，
故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了熱化學(xué)方程式的書寫、電極反應(yīng)的書寫、化學(xué)平衡的計(jì)算及氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，綜合性較強(qiáng)，有一定的難度．