Question

（14分）研究CO2的利用對促進(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：①Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO(g) △H 1 = +489．0 kJ·mol－1

②C(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)過程中測得甲醇的體積分?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在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng)，測得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“＝”)。

（3）以CO2為原料還可以合成多種物質(zhì)。

①工業(yè)上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為 。

當(dāng)氨碳比＝3，達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，則NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為： 。

②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 = —28．5 kJ·mol－1

（2）① ；②＜ ； ③>

（3）（2）2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O 40 % ②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O

【解析】

試題分析：(1) ①－②×3，整理可得Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28．5 kJ/mol。（2）①化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各種生成物濃度的冪指數(shù)的乘積與各種反應(yīng)物濃度的冪指數(shù)的乘積的比。對該反應(yīng)來說，K=。②由甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系圖示可知：當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，說明升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)。根據(jù)偏高移動(dòng)原理：升高溫度夢幻西游平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。所以ΔH<0。 ③曲線Ⅱ比I先達(dá)到平衡。說明溫度溫度曲線Ⅱ>I。由于溫度高，CH3OH含量低，說明化學(xué)平衡常數(shù)KⅠ>KⅡ。（3）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由CO2和NH3在一定條件下合成尿素[CO(NH2)2]的反應(yīng)方程式為2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O。＝3，假設(shè)n(CO2)=amol,則n(NH3)=3amol。由于達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，所以反應(yīng)消耗的n(CO2)=0．6amol．，根據(jù)方程式中二者的物質(zhì)的量的關(guān)系可知反應(yīng)的NH3的物質(zhì)的量n(NH3)=1．2amol．所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為(1．2amol．÷3amol)×100%=40%．②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，則根據(jù)題意可得：該電極反應(yīng)的方程式為CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、溫度對化學(xué)平衡常數(shù)的影響、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率、電化學(xué)電極式的書寫的知識。