Question

20．研究和深度開發(fā)CO、CO₂的應用對構建生態(tài)文明社會具有重要的意義．
（1）CO可用于煉鐵，已知：Fe₂O₃（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1，C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1，則CO還原Fe₂O₃（s）的熱化學方程式為Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1．
（2）CO與O₂設計成燃料電池（以KOH溶液為電解液）．該電池的負極反應式為CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（3）CO₂和H₂充入一定體積的恒容密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），測得CH₃OH的物質的量隨時間的變化如圖2．
①該反應的△H＜0（填“＞、＜”），
②曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為K_Ⅰ＞K_Ⅱ（填“＞、=、＜”）．

Answer 1

分析 （1）依據熱化學方程式 和蓋斯定律計算①-②×3得到，分析判斷；
（2）CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），依據原電池原理，負極失電子發(fā)生氧化反應，燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應；
（3）①根據圖象可知，線Ⅱ的反應速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ對應的溫度高于線Ⅰ，而線Ⅱ對應的甲醇的物質的量小，也就是說溫度高反應平衡逆向移動，據此判斷反應的△H；
②根據溫度對平衡移動的影響可知，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，據此判斷平衡常數的變化．

解答 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
由蓋斯定律①-②×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1；
（2）CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），一氧化碳在負極失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳在溶液中生成碳酸鉀，原電池負極電極反應為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）①根據圖象可知，線Ⅱ的反應速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ對應的溫度高于線Ⅰ，而線Ⅱ對應的甲醇的物質的量小，也就是說溫度高反應平衡逆向移動，據此判斷反應的△H＜0，
故答案為：＜；
②根據溫度對平衡移動的影響可知，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，而該反應為放熱反應，所以升高溫度平衡逆向移動，平衡常數變小，即K_Ⅰ＞K_Ⅱ，
故答案為：＞．

點評 本題主要考查了熱化學方程式的書寫、電極反應的書寫、化學平衡的計算及氧化還原反應方程式的書寫，綜合性較強，有一定的難度．