Question

【題目】研究和深度開發CO、CO2的應用對構建生態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）ΔH 1＝+489.0 kJ·mol－1，

C（s）+CO2（g）＝2CO（g） ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol－1

則CO還原Fe2O3（s）的熱化學方程式為 。

（2）分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設計成燃料電池（以KOH溶液為電解液）。寫出該電池的負極反應式： 。

（3）一定溫度下，在一恒容的密閉容器中，由CO和H2合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

①CO的平衡轉化率（α）與溫度、壓強的關系如下圖所示。

B、C兩點的平衡常數K（B） K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．

②某溫度下，將2．0molCO和6．0molH2充入2L的密閉容器中，達到平衡時測得c（CO）=0．25mol/L，CO的轉化率= ，此溫度下的平衡常數K= （保留二位有效數字）

Answer 1

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

（2）CO + 4OH－―2e－＝CO32－+ 2H2O（2分）

（3）①＞（2分）②75%（2分） 1.3L/mol（2分）

【解析】

試題分析：（1）Fe2O3（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g）ΔH 1＝+489.0 kJ·mol－1 ①，C（s）+CO2（g）＝2CO（g）ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol－1 ②，根據蓋斯定律由①-②×3，得到熱化學方程式為Fe2O3（s）+ 3CO（g）＝2Fe（s）+ 3CO2（g） △H ＝－28.5 kJ·mol－1。

（2）CO燃料電池以KOH溶液為電解質溶液時，負極上是CO發生失電子的氧化反應，又因為電解質是KOH溶液，二氧化碳和氫氧化鉀反應得到的是碳酸鉀，即該電池的負極反應式為CO + 4OH－―2e-＝ CO32－+ 2H2O 。

（3）①根據圖中CO的平衡轉化率（α）與溫度、壓強的關系，當溫度升高時，一氧化碳的轉化率逐漸減小，所以化學平衡向左移動，平衡常數減小，則K（B）> K（C）；

②將2.0molCO和6.0mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c（CO）=0.25mol/L，

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

初始濃度：1.0 3.0 0

變化濃度：0.75 1.5 0.75

平衡濃度：0.25 1.5 0.75

CO的轉化率0.75÷1×100%=75%，此溫度下的化學平衡常數K=0.75÷（0.25×1.52）≈1.3。