题目内容
【题目】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) △H1=+489.0 kJ·mol－1 C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+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，用硫酸溶液作电解质进行电解，CO2在电极上可转化为CH4，该电极应与电源 ___________（填“正极”、“负极”）相连，其电极反应的方程式为______________________。
【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol－1 c(H2O) ·c(CH3OH)/ c(CO2) · c(H2)3 < > 负极 CO2-8e-+8H+= CH4+2H2O
【解析】(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；依据盖斯定律①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJmol-1；
(2)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=
；
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；
③由图2可知，温度TⅠ＜TⅡ，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KⅠ＞KⅡ；
(3)CO2在电极上可转化为CH4，发生还原反应，电解池的阴极发生还原反应，则该电极应与电源负极相连，其电极反应的方程式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O。
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