Question

(每空2分，共10分)

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。反应经过相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1所示，则该反应的ΔH 0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在两种不同温度下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

④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 。

 

Answer 1

（1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol

（2）①c(CH3OH)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2)3 ②< ③>

④CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，将一式将去二式乘以2可得所求方程式，所以CO还原氧化铁的反应热△H=△H 1 -3△H 2=-28.5kJ/mol，热化学方程式为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol

（2）①根据平衡常数的定义可得，该反应的平衡常数表达式为K= c(CH3OH)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2)3

②反应达到平衡时，甲醇的体积分数最大，再升高温度，甲醇的体积分数降低，说明升高温度，平衡逆向移动，所以正向是放热反应，△H<0；

③曲线II先出现拐点，说明II的温度高于I，因为温度升高，平衡逆向移动，所以甲醇的物质的量减少，温度升高，平衡常数减小，所以KⅠ> KⅠI；

④二氧化碳中C元素的化合价是+4价，甲烷中C元素的化合价是-4价，所以二氧化碳转化为甲烷得到8个电子，与氢离子结合生成甲烷与水，电极反应式为CO2-8e-+8H+=CH4+2H2O。

考点：考查盖斯定律的应用，化学反应与能量关系的判断，化学平衡移动的判断，电极反应式的书写