Question

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) △H ₁ =" +489.0" kJ·mol^－1
C(石墨) +CO₂(g) = 2CO(g)  △H ₂ =" +173.0" kJ·mol^－1
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为                                 。
②某含C、H、O三种元素的有机物A，经测定碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数13.14%，它可以作燃料电池（以KOH溶液为电解液）的原料，写出该电池的负极反应式                       。
（2）某实验将CO₂和H₂充入一定体积的密闭容器中，发生反应：
CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g) △H =－49.0 kJ·mol^－1
回答问题：
①该反应的平衡常数表达式为                        。
②把0.5mol的CO₂和1.5mol的H₂充入2L的密闭容器中，半分钟后测得c（H₂）=0.15mol/L,用CH₃OH表示该反应的速率：v(CH₃OH)=               
③如图，在反应体系中加入催化剂，反应速率增大,E₂的变化是         （填“增大”， “减小”或“不变”）

Answer 1

（1）①Fe₂O₃(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO₂(g)  △H=" -30" kJ·mol^－1（2分）
②C₂H₅OH —12e^- + 16OH^- = 2CO₃^2- + 11H₂O（2分）
（2）①K=[c(CH₃OH) ?c(H₂O)]/ [c(CO₂) ?c³(H₂)] （1分）
②0.4 mol/(L?min) （1分）
③减小（1分）

试题分析：（1）根据盖斯定律，把方程式（2）移向，然后乘以3，和方程式（1）相加，可得Fe₂O₃(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO₂(g) △H =  -173×3+489=" -30" kJ·mol^－1  ；②n(C)=52.16/12=4.34，n(H)=13.14，n(O)=(100-52.16-13.14)/16=2.17，4.34:13.14:2.17=2:6:1，可以确定燃料为乙醇，乙醇作负极，失电子发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸根，C₂H₅OH —12e^- + 16OH^- = 2CO₃^2- + 11H₂O
（2）v(H₂)=(0.75-0.15)/0.5=1.2mol/L，根据速率之比等于方程式系数，可得甲醇的速率为氢气的1/3，即0.4 mol/(L?min)，加入催化剂，可以降低活化能，E1、E2都减小。