Question

（14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：①Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO(g) △H 1 = +489．0 kJ·mol－1

②C(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1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2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 。

 

Answer 1

（1）Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28．5 kJ·mol－1

（2）① ；②＜ ； ③>

（3）（2）2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O 40 % ②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O

【解析】

试题分析：(1) ①－②×3，整理可得Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28．5 kJ/mol。（2）①化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度的幂指数的乘积与各种反应物浓度的幂指数的乘积的比。对该反应来说，K=。②由甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系图示可知：当反应达到平衡后，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动。根据偏高移动原理：升高温度梦幻西游平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以正反应为放热反应。所以ΔH<0。 ③曲线Ⅱ比I先达到平衡。说明温度温度曲线Ⅱ>I。由于温度高，CH3OH含量低，说明化学平衡常数KⅠ>KⅡ。（3）①根据质量守恒定律，由CO2和NH3在一定条件下合成尿素[CO(NH2)2]的反应方程式为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O。＝3，假设n(CO2)=amol,则n(NH3)=3amol。由于达平衡时CO2的转化率为60%，所以反应消耗的n(CO2)=0．6amol．，根据方程式中二者的物质的量的关系可知反应的NH3的物质的量n(NH3)=1．2amol．所以氨气的转化率为(1．2amol．÷3amol)×100%=40%．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，则根据题意可得：该电极反应的方程式为CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。

考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡常数的表达式、温度对化学平衡常数的影响、物质转化率、电化学电极式的书写的知识。