Question

研究CO₂的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。
(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)　ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1
C(石墨)＋CO₂(g)=2CO(g)　ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1
則CO還原Fe₂O₃的熱化學方程式為___________________________
②利用燃燒反應可設計成CO/O₂燃料電池(以KOH溶液為電解液)，寫出該電池的負極反應式___________________________________________
(2)某實驗將CO₂和H₂充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同條件下反應：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)　  ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1

測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如上圖所示，回答問題：
①下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是________。

A．升高溫度	B．充入He(g)使體系壓強增大
C．將H2O(g)從體系中分離	D．再充入1 mol CO2和3 mol H2

②曲線Ⅰ、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為K_Ⅰ________K_Ⅱ(填“大于”“等于”或“小于”)。
③一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式投入反應物，一段時間后達到平衡。

容器	甲	乙
反應物投入量	1 mol CO2、3 mol H2	a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)

 
若甲中平衡后氣體的壓強為開始時的，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數相等，且起始時維持反應逆向進行，則c的取值范圍為________。
(3)用0.10 mol·L^－1鹽酸分別滴定20.00 mL 0.10 mol·L^－1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L^－1氨水所得的滴定曲線如下：

請指出鹽酸滴定氨水的曲線為________(填“A”或“B”)，請寫出曲線a點所對應的溶液中各離子濃度由大到小的排列順序________。

Answer 1

(1)①Fe₂O₃(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO₂(g)　ΔH＝－28.5 kJ·mol^－1
②CO＋4OH^－－2e^－=CO₃^2—＋2H₂O
(2)①CD
②大于
③0.4＜c≤1
(3)B　c(NH₄⁺)＞c(Cl^－)＞c(OH^－)＞c(H^＋)

(1)①根據蓋斯定律，第一個方程式減去3乘以第二個方程式得Fe₂O₃(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO₂(g)　ΔH＝ΔH₁－3ΔH₂＝489.0 kJ·mol^－1－3×172.5 kJ·mol^－1＝－28.5 kJ·mol^－1。②該燃料電池的總反應方程式為2CO＋O₂＋4OH^－=2CO₃^2—＋2H₂O……①，電池正極反應式為O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－……②，(①－②)÷2得負極反應式為CO＋4OH^－－2e^－=CO₃^2—＋2H₂O。
(2)①A項，升高溫度，平衡逆向移動，使比值減小；B項，恒容時充入不反應的氣體，平衡不移動，比值不變；C項，將H₂O(g)從體系中分離，平衡正向移動，使比值增大；D項，相當于增大壓強，平衡正向移動，使比值增大。②曲線Ⅱ優先達到平衡且平衡時生成物CH₃OH的物質的量小，說明曲線Ⅱ對應的溫度高，升高溫度放熱反應的平衡常數減小。③甲、乙為等效平衡，甲起始時n(CO₂)＝1 mol，所以c≤1；利用三段式法可求得甲達到平衡時n(CH₃OH)＝n(H₂O)＝0.4 mol，要維持乙中反應起始時逆向進行，需使c＞0.4。
(3)NH₃·H₂O是弱堿，濃度均為0.10 mol·L^－1的NaOH溶液和氨水，氨水的pH小，故鹽酸滴定氨水的曲線是B；a點pH＞7，說明該點氨水過量，溶液中的溶質是NH₄Cl和NH₃·H₂O，故溶液中離子濃度由大到小的順序為c(NH₄⁺)＞c(Cl^－)＞c(OH^－)＞c(H^＋)