Question

【題目】研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)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(xué)方程式為 。

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

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= 。

②取一定體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比為1∶3)，加入恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)。反應(yīng)過程中測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如圖所示，則該反應(yīng)的ΔH 0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示，曲線I、Ⅱ對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

（3）以CO2為原料還可以合成多種物質(zhì)。

①工業(yè)上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應(yīng)方程式為 。當(dāng)氨碳比＝3，達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，則NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為

。

②用硫酸溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，CO2在電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極反應(yīng)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(yīng)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(yīng)過程圖，最高點(diǎn)前是未平衡時(shí)的變化，最高點(diǎn)后的是平衡變化，即溫度升高平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)放熱；③由圖判斷曲線Ⅱ對(duì)應(yīng)的反應(yīng)反應(yīng)速率快，溫度高，甲醇含量低，K值小；（3）①反應(yīng)為2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，設(shè)氨氣的物質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化率為1.2÷3=0.4

②根據(jù)信息，在酸性介質(zhì)中反應(yīng)為CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。