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研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
（1）已知石墨的标准燃烧热为y kJ?mol-1，1.2g石墨在1.68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量．则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为
C（s）+
1
2
O2（g）=CO（g）△H=-
(x-0.04y)
0.06
kJ?mol-1
C（s）+
1
2
O2（g）=CO（g）△H=-
(x-0.04y)
0.06
kJ?mol-1
，
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO．
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是
CO+2MgSO4
  △  
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3
CO+2MgSO4
  △  
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3
．
②由MgO可制成“镁-次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为
Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg（OH）2
Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg（OH）2
．

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H
①该反应的平衡常数表达式为K=
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)
．
②取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇反应的
△H
＜
＜
（填“＞”“＜”或“=”）0．
③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ
＞
＞
KⅡ（填“＞”“＜”或“=”）．
④一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡．
容  器 甲 乙
反应物
投入量		 1molCO2
3molH2		 a molCO2、b molH2、
c molCH3OH（g）、c molH2O（g）
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为
0.4＜n（c）≤1mol
0.4＜n（c）≤1mol
．
分析：（1）1.2g石墨的物质的量为n（C）=
1.2g
12g/mol
=0.1mol，1.68L氧气的物质的量为n（O2）=
1.68L
22.4L/mol
=0.07mol，生成物为CO和CO2的混合物，设生成CO的物质的量为nmol，根据1mol石墨完全燃烧消耗1molO2，1mol石墨生成CO消耗
1
2
molO2，则
1
2
n+（1-n）=0.07，n=0.06，所以反应后生成0.06molCO，0.04molCO2，根据反应放出的总热量x kJ和1mol石墨完全燃烧放出y kJ（y＞0）的热量，可计算出生成0.06molCO放出的热量，进而求出反应的热化学方程式．
（2）①根据题目信息写出生成物，根据质量守恒配平；
②由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO-、H2O反应生成Cl-与Mg（OH）2．
（3）①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，
②根据到达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，平衡向逆反应进行；
③根据先拐先平数值大原则，由图1可知，温度T1＜T2，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，据此判断反应热，K1与K2关系；
④根据平衡三部曲求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围．
解答：解：（1）1.2g石墨的物质的量为n（C）=
1.2g
12g/mol
=0.1mol，1.68L氧气的物质的量为n（O2）=
1.68L
22.4L/mol
=0.07mol，生成物为CO和CO2的混合物，设生成CO的物质的量为nmol，根据1mol石墨完全燃烧消耗1molO2，1mol石墨生成CO消耗
1
2
molO2，则
1
2
n+（1-n）=0.07，n=0.06，所以反应后生成0.06molCO，0.04molCO2，1mol石墨完全燃烧放出ykJ（y＞0）的热量，所以生成0.04molCO2放出的热量为0.04yKJ，1.2g石墨在1.68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量．则生成0.06molCO放出的热量为（x-0.04y）KJ，所以生成1molCO放出的热量为
(x-0.04y)
0.06
KJ，所以热化学方程式为：C（s）+
1
2
O2（g）=CO（g）△H=-
(x-0.04y)
0.06
kJ?mol-1
（2）①用CO还原MgSO4可得到MgO、CO2、SO2和SO3，方程式为CO+2MgSO4
  △  
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3，
故答案为：CO+2MgSO4
  △  
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3 ；
②由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO-、H2O反应生成Cl-与Mg（OH）2，该电池反应的总反应方程式为
Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg（OH）2，故答案为：Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg（OH）2．
（3）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以K=
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)
，
故答案为：
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)
；
②由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H＜0．故答案为：＜；
③由图1可知，温度T1＜T2，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为放热反应，则△H＜0，升高温度，平衡向逆反应移动，所以K1＞K2，
故答案为：＞；
④CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
初始：1        3         0          0
平衡：1-x     3-3x       x          x
甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即（4-2x）/4=0.8 
   解得x=0.4mol
依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol，所以c的物质的量为：0.4＜n（c）≤1mol，故答案为：0.4＜n（c）≤1mol．
点评：本题考查涉及知识点较多，涉及平衡常数的计算、平衡状态的判断以及外界条件对平衡移动的影响等问题，题目难度中等，本题注意把握计算方法以及平衡常数的运用．
练习册系列答案
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研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等．
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
则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为
Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5KJ/mol
Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5KJ/mol
．
②已知Fe与CO可形成五羰基铁[Fe（CO）5]，该化合物相当活泼，易于吸收H2生成氢化羰基铁．氢化羰基铁为二元弱酸，可与NaOH反应生成四羰基铁酸二钠．
试写出五羰基铁吸收H2的反应方程式
Fe（CO）5+H2=H2Fe（CO）4+CO
Fe（CO）5+H2=H2Fe（CO）4+CO
．
③利用燃烧反应可设计成CO-O2燃料电池（以KOH溶液为电解液），写出该电池的负极反应式
CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O
CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O
．
（2）某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ?mol-1
测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示，回答问题：
①该反应的平衡常数表达式为
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)
．
②曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ
大于
大于
KⅡ（填“大于”、“等于”或“小于”）．
③一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡．
容  器 甲 乙
反应物投入量 1molCO2、3molH2 a molCO2、b molH2、
c molCH3OH（g）、c molH2O（g）
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为
0.4＜c≤1
0.4＜c≤1
．
精英家教网研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
（1）某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件（Ⅰ、Ⅱ）下，发生反应CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示，回答下列问题：
①图中a点正反应速率
 
（填“大于”、“等于”或“小于”）逆反应速率．
②若容器容积不变，只改变下列某一措施可增大CO2转化率的是
 
（选填序号）．
A．降低温度
B．使用合适的催化剂
C．将CH3OH从体系中分离
D．充入氦气，使体系总压强增大
③曲线Ⅰ、Ⅱ的平衡常数大小关系为KⅠ
 
KⅡ（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（2）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等．
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
则一氧化碳还原氧化铁的热化学方程式为
 
．
②若利用CO燃烧反应设计成燃料电池（以KOH溶液为介质），则该电池的负极反应式为
 
．

研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。

（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。

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

则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为            。

（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H

①该反应的平衡常数表达式为K=           。

②取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图所示，则该反应的ΔH       0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ      KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

（3）以CO2为原料还可以合成多种物质。

①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为     。当氨碳比＝3，达平衡时CO2的转化率为60%，则NH3的平衡转化率为

         。

②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO2在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为                         。

 

 

（14分）研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol－1，1.2g石墨在1.68L（标准状况）氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量。则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为     ，

（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。

①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是     。

②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为          。    

    　    

图1                 图2                 图3

（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g) △H

①该反应的平衡常数表达式为K=            。

②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH         (填“>” “<”或“＝”)0。

③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ      KⅡ(填“>” “<”或“＝”)。

④一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

容 器

甲

乙

反应物

投入量

1molCO2

3molH2

a molCO2、b molH2、

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

 

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为        。

 

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