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）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（Ⅰ、Ⅱ）下，發生反應CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如圖所示，回答下列問題：
①圖中a點正反應速率

 

（填“大于”、“等于”或“小于”）逆反應速率．
②若容器容積不變，只改變下列某一措施可增大CO₂轉化率的是

 

（選填序號）．
A．降低溫度
B．使用合適的催化劑
C．將CH₃OH從體系中分離
D．充入氦氣，使體系總壓強增大
③曲線Ⅰ、Ⅱ的平衡常數大小關系為K_Ⅰ

 

K_Ⅱ（填“大于”、“等于”或“小于”）．
（2）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
則一氧化碳還原氧化鐵的熱化學方程式為

 

．
②若利用CO燃燒反應設計成燃料電池（以KOH溶液為介質），則該電池的負極反應式為

 

．

Answer 1

分析：（1）①圖象分析可知a點甲醇物質的量隨時間增大，說明反應正向進行；
②容器容積不變，只改變下列某一措施可增大CO₂轉化率，平衡正向進行，依據化學反應是氣體體積減小的放熱反應分析；
A．降低溫度，平衡正向進行，二氧化碳轉化率增大；
B．使用合適的催化劑，改變化學反應速率不能改變化學平衡；
C．將CH₃OH從體系中分離，平衡正向進行；
D．充入氦氣，使體系總壓強增大，紛紛呀不變，平衡不動；
③圖象分析Ⅰ平衡時甲醇物質的量比Ⅱ平衡時甲醇物質的量大，Ⅱ達到平衡所需要的時間短，溫度高，平衡逆向進行，說明平衡常數減小；
（2）①依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
②燃料電池中，燃料在原電池中的負極失電子發生氧化反應，堿溶液中生成碳酸鹽．

解答：解：（1）①a點甲醇物質的量隨時間增大，說明反應正向進行，圖中a點正反應速率大于逆反應速率，故答案為：大于；　
②A．降低溫度，平衡正向進行，二氧化碳轉化率增大，故A正確；
B．使用合適的催化劑，改變化學反應速率不能改變化學平衡，轉化率不變，故B錯誤；
C．將CH₃OH從體系中分離，平衡正向進行，二氧化碳轉化率增大，故C正確；
D．充入氦氣，使體系總壓強增大，紛紛呀不變，平衡不動，故D錯誤；
故答案為：AC；　
③圖象分析Ⅰ平衡時甲醇物質的量比Ⅱ平衡時甲醇物質的量大，Ⅱ達到平衡所需要的時間短，溫度高，平衡逆向進行，說明平衡常數減小，K_Ⅰ＞K_Ⅱ，
故答案為：大于；
（2）①a、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
依據蓋斯定律a-b×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ?mol^-1；
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ?mol^-1；
②利用CO燃燒反應設計成燃料電池（以KOH溶液為介質），燃料電池中，燃料在原電池中 的負極失電子發生氧化反應，堿溶液中生成碳酸鹽，則該電池的負極反應式為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．

點評：本題考查了化學平衡的影響因素分析，平衡常數的理解應用，原電池的電極反應書寫，熱化學方程式的書寫和蓋斯定律的計算應用，題目難度中等．