Question

研究CO₂的利用對促進(jìn)低碳社會的構(gòu)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）△H₁=+489.0kJ?mol^-1
     C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1
則Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe （s）+3CO₂（g）△H=

 

．
②已知Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）₅]，該化合物相當(dāng)活潑易吸收H₂生成氫化羰基鐵．氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應(yīng)生成四羰基鐵酸二鈉．試寫出五羰基鐵吸收H₂的反應(yīng)方程式

 

．
③利用燃燒反應(yīng)可設(shè)計成CO/O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），寫出該電池的正極反應(yīng)式

 

．
（2）某實驗將CO₂和H₂充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
測得CH₃OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示，回答問題：
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
②曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_Ⅰ

 

K_Ⅱ（填“大于”、“等于”或“小于”）．
③其它條件不變時，下列措施能提高H₂轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母）．
A．減小CO₂的濃度       B．降低溫度       C．增加H₂的濃度       D．增大壓強(qiáng)．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到熱化學(xué)方程式；
②氫化羰基鐵為二元弱酸，結(jié)合原子守恒分析書寫化學(xué)方程式；
③CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），依據(jù)原電池原理，氧氣在正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡的平衡常數(shù)概念計算列式，平衡常數(shù)是用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
②依據(jù)圖象分析可知先拐先平，溫度高，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行；
③提高H₂轉(zhuǎn)化率，則平衡向正反應(yīng)方向移動，可以通過降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大二氧化碳濃度或減小甲醇、水蒸氣濃度實現(xiàn)．

解答： 解：（1）①已知：a、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
依據(jù)蓋斯定律a-b×3得到：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ/mol，
故答案為：-28.5KJ/mol；
②Fe與CO可形成五羰基鐵[Fe（CO）₅]，該化合物相當(dāng)活潑，易于吸收H₂生成氫化羰基鐵．氫化羰基鐵為二元弱酸，可與NaOH反應(yīng)生成四羰基鐵酸二鈉，依據(jù)題干信息推知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO，
故答案為：Fe（CO）₅+H₂=H₂Fe（CO）₄+CO；
③CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），氧氣在正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+2e^-═4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+2e^-═4OH^-；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)為：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案為：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；
②圖象分析可知先拐先平，Ⅱ溫度高，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，所以K₁＞K₂，
故答案為：大于；
③提高H₂轉(zhuǎn)化率，則平衡向正反應(yīng)方向移動，可以通過降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大二氧化碳濃度或減小甲醇、水蒸氣濃度實現(xiàn)，
故選BD．

點(diǎn)評：本題考查涉及知識點(diǎn)較多，涉及反應(yīng)熱的計算、平衡常數(shù)的計算、平衡狀態(tài)的判斷以及外界條件對平衡移動的影響等問題，題目難度中等，本題注意把握計算方法以及平衡常數(shù)的運(yùn)用．