Question

研究CO₂的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。
（1）將CO₂與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。
①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 =" +173.0" kJ·mol^－1
則CO還原Fe₂O₃(s)的熱化學方程式為                                 。
②某含C、H、O三種元素的有機物A，經測定碳的質量分數為52.16%，氫的質量分數13.14%，它可以作燃料電池（以KOH溶液為電解液）的原料，寫出該電池的負極反應式                       。
（2）某實驗將CO₂和H₂充入一定體積的密閉容器中，發生反應：
CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g) △H =－49.0 kJ·mol^－1
回答問題：
①該反應的平衡常數表達式為                        。
②把0.5mol的CO₂和1.5mol的H₂充入2L的密閉容器中，半分鐘后測得c（H₂）=0.15mol/L,用CH₃OH表示該反應的速率：v(CH₃OH)=               
③如圖，在反應體系中加入催化劑，反應速率增大,E₂的變化是         （填“增大”， “減小”或“不變”）

Answer 1

（1）①Fe₂O₃(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO₂(g)  △H=" -30" kJ·mol^－1（2分）
②C₂H₅OH —12e^- + 16OH^- = 2CO₃^2- + 11H₂O（2分）
（2）①K=[c(CH₃OH) ?c(H₂O)]/ [c(CO₂) ?c³(H₂)] （1分）
②0.4 mol/(L?min) （1分）
③減�。�1分）

試題分析：（1）根據蓋斯定律，把方程式（2）移向，然后乘以3，和方程式（1）相加，可得Fe₂O₃(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO₂(g) △H =  -173×3+489=" -30" kJ·mol^－1  ；②n(C)=52.16/12=4.34，n(H)=13.14，n(O)=(100-52.16-13.14)/16=2.17，4.34:13.14:2.17=2:6:1，可以確定燃料為乙醇，乙醇作負極，失電子發生氧化反應，在堿性條件下產物為碳酸根，C₂H₅OH —12e^- + 16OH^- = 2CO₃^2- + 11H₂O
（2）v(H₂)=(0.75-0.15)/0.5=1.2mol/L，根據速率之比等于方程式系數，可得甲醇的速率為氫氣的1/3，即0.4 mol/(L?min)，加入催化劑，可以降低活化能，E1、E2都減小。