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）某实验将CO₂和H₂充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件（Ⅰ、Ⅱ）下，发生反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图所示，回答下列问题：
①图中a点正反应速率

 

（填“大于”、“等于”或“小于”）逆反应速率．
②若容器容积不变，只改变下列某一措施可增大CO₂转化率的是

 

（选填序号）．
A．降低温度
B．使用合适的催化剂
C．将CH₃OH从体系中分离
D．充入氦气，使体系总压强增大
③曲线Ⅰ、Ⅱ的平衡常数大小关系为K_Ⅰ

 

K_Ⅱ（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（2）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）△H₁=+489.0kJ?mol^-1
C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1
则一氧化碳还原氧化铁的热化学方程式为

 

．
②若利用CO燃烧反应设计成燃料电池（以KOH溶液为介质），则该电池的负极反应式为

 

．

Answer 1

分析：（1）①图象分析可知a点甲醇物质的量随时间增大，说明反应正向进行；
②容器容积不变，只改变下列某一措施可增大CO₂转化率，平衡正向进行，依据化学反应是气体体积减小的放热反应分析；
A．降低温度，平衡正向进行，二氧化碳转化率增大；
B．使用合适的催化剂，改变化学反应速率不能改变化学平衡；
C．将CH₃OH从体系中分离，平衡正向进行；
D．充入氦气，使体系总压强增大，纷纷呀不变，平衡不动；
③图象分析Ⅰ平衡时甲醇物质的量比Ⅱ平衡时甲醇物质的量大，Ⅱ达到平衡所需要的时间短，温度高，平衡逆向进行，说明平衡常数减小；
（2）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；
②燃料电池中，燃料在原电池中的负极失电子发生氧化反应，碱溶液中生成碳酸盐．

解答：解：（1）①a点甲醇物质的量随时间增大，说明反应正向进行，图中a点正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；　
②A．降低温度，平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，故A正确；
B．使用合适的催化剂，改变化学反应速率不能改变化学平衡，转化率不变，故B错误；
C．将CH₃OH从体系中分离，平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，故C正确；
D．充入氦气，使体系总压强增大，纷纷呀不变，平衡不动，故D错误；
故答案为：AC；　
③图象分析Ⅰ平衡时甲醇物质的量比Ⅱ平衡时甲醇物质的量大，Ⅱ达到平衡所需要的时间短，温度高，平衡逆向进行，说明平衡常数减小，K_Ⅰ＞K_Ⅱ，
故答案为：大于；
（2）①a、Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ?mol^-1
b、C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1
依据盖斯定律a-b×3得到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利用CO燃烧反应设计成燃料电池（以KOH溶液为介质），燃料电池中，燃料在原电池中 的负极失电子发生氧化反应，碱溶液中生成碳酸盐，则该电池的负极反应式为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．

点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析，平衡常数的理解应用，原电池的电极反应书写，热化学方程式的书写和盖斯定律的计算应用，题目难度中等．