Question

17．研究和深度开发CO、CO₂的应用对构建生态文明社会具有重要的意义．
（1）CO可用于炼铁，已知：Fe₂O₃（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H ₁=+489.0kJ•mol^-1，C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H ₂=+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=-28.5 kJ•mol^-1．
（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）．写出该电池的负极反应式：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（3）一定温度下，在一恒容的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
①CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．
B、C两点的平衡常数K（B）₌ K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某温度下，将2.0molCO和6.0molH₂充入2L的密闭容器中，达到平衡时测得c（CO）=0.25mol/L，CO的转化率=75%，此温度下的平衡常数K=1.3（保留二位有效数字）

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，①-②×3得到所需热化学方程式；
（2）CO-O₂燃料电池（以KOH溶液为电解液），依据原电池原理，负极失电子发生氧化反应，燃料在负极失电子发生氧化反应；
（3）①化学反应的平衡常数随着温度的变化而变化；
②根据化学反应三行式来计算转化率和平衡常数．

解答 解：（1）①由①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
依据盖斯定律①-②×3得到热化学方程式为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1，
故答案为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1；
（2）CO-O₂燃料电池（以KOH溶液为电解液），一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳在溶液中生成碳酸钾，原电池负极电极反应为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）①根据图中CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系，A、B两点的温度是一样的，所以平衡常数相等，故答案为：=；
②将2.0mol CO和6.0mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.25mol/L，则
                 CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
初始浓度：1.0             3.0               0
变化浓度：0.75           1.5              0.75
平衡浓度：0.25           1.5              0.75
CO的转化率$\frac{0.75}{1}$×100%=75%，此温度下的化学平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75}{0.25×1．{5}^{2}}$≈1.3，故答案为：75%，1.3．

点评 本题考查了热化学方程式书写、原电池及电解池工作原理、化学反应速率以及化学平衡常数、转化率是现在考试的热点，注意三行式在计算中的应用，难度不大．