Question

研究CO₂的利用對促進低碳社會的構建具有重要意義。

（1）將CO₂與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。

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

則CO還原Fe₂O₃(s)的熱化學方程式為            。

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H

①該反應的平衡常數表達式為K=           。

②取一定體積CO₂和H₂的混合氣體(物質的量之比為1∶3)，加入恒容密閉容器中，發生上述反應。反應過程中測得甲醇的體積分數φ(CH₃OH)與反應溫度T的關系如圖所示，則該反應的ΔH       0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在兩種不同條件下發生反應，測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如圖所示，曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為K_Ⅰ      K_Ⅱ(填“>”、“<”或“＝”)。

（3）以CO₂為原料還可以合成多種物質。

①工業上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定條件下合成，其反應方程式為     。當氨碳比＝3，達平衡時CO₂的轉化率為60%，則NH₃的平衡轉化率為

         。

②用硫酸溶液作電解質進行電解，CO₂在電極上可轉化為甲烷，該電極反應的方程式為                         。

 

 

Answer 1

【答案】

 

 （1）Fe₂O₃(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO₂(g)  △H₌—28.5 kJ·mol^－1（2分）

（2）① （2分）    ②＜（2分）  ③>（2分）

（3）①2NH₃+CO₂CO(NH₂)₂+H₂O（2分）    40%（2分）

②CO₂+8e^—+8H⁺=CH₄+2H₂O（2分）

【解析】

試題分析：（1）反應①－ ②×3可得Fe₂O₃(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO₂(g)  △H₌—28.5 kJ·mol^－1；（2）②該圖像是反應過程圖，最高點前是未平衡時的變化，最高點后的是平衡變化，即溫度升高平衡逆向進行，反應放熱；③由圖判斷曲線Ⅱ對應的反應反應速率快，溫度高，甲醇含量低，K值小；（3）①反應為2NH₃+CO₂CO(NH₂)₂+H₂O，設氨氣的物質的量為3mol，則二氧化碳的量為1mol，有

2NH₃+CO₂CO(NH₂)₂+H₂O

始量    3    1             0        0

轉化量  1.2  0.6           0.6       0.6

平衡量  1.8  0.4           0.6       0.6

則NH₃的平衡轉化率為1.2÷3=0.4

②根據信息，在酸性介質中反應為CO₂+8e^—+8H⁺=CH₄+2H₂O。

考點：考查化學平衡中的有關常數、轉化率及熱化學方程式書寫、電化學等有關問題。