Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)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）ΔH1＝+489.0kJ·mol－1

C（s）+CO2（g）＝2CO（g）ΔH2＝+172.5kJ·mol－1。則CO還原Fe2O3（s）的熱化學(xué)方程式為_____________。

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

（3）①CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖。

①曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的溫度大小關(guān)系為TⅠ__________TⅡ（填“＞”或“＝”或“＜”）。

②一定溫度下，此反應(yīng)在恒壓容器中進行，能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是______________。

a．容器中壓強不變b．H2的體積分數(shù)不變c．c（H2）＝3c（CH3OH）

d．容器中密度不變e．2個C＝O斷裂的同時有3個H－H斷裂

Answer 1

【答案】Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJ/mol CO-2e-+4OH-=+2H2O < bd

【解析】

(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律分析解答；

(2)CO-O2燃料電池(以KOH溶液為電解液)，燃料CO在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

(3)①根據(jù)圖象可知，線Ⅱ的反應(yīng)速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ對應(yīng)的溫度高于線Ⅰ；

②②a．容器為恒壓容器，則反應(yīng)自始至終壓強不變；

b．反應(yīng)達到平衡時，消耗的氫氣的物質(zhì)的量不再改變，則H2的體積分數(shù)不變；

c．反應(yīng)達到平衡時，不能確定反應(yīng)剩余氫氣與生成甲醇的量；

d．反應(yīng)物及生成物均為氣體，則體系中的質(zhì)量不變，容器為恒壓，則平衡時容器的體積不再改變，則容器中密度不變；

e．反應(yīng)自始至終，2個C＝O斷裂的同時有3個H－H斷裂。

(1)①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJmol-1，②C(s)+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；

(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(yīng)生成二氧化碳，在氫氧化鉀溶液中生成碳酸鉀，負極的電極反應(yīng)式為：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O；

(3)①根據(jù)圖象可知，線Ⅱ的反應(yīng)速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ對應(yīng)的溫度高于線Ⅰ，即TⅠ<TⅡ；

②a．容器為恒壓容器，則反應(yīng)自始至終壓強不變，壓強不能判斷是否達到平衡的依據(jù)，a錯誤；

b．反應(yīng)達到平衡時，消耗的氫氣的物質(zhì)的量不再改變，則H2的體積分數(shù)不變，可判斷達到平衡狀態(tài)，b正確；

c．反應(yīng)達到平衡時，不能確定反應(yīng)剩余氫氣與生成甲醇的量，則c（H2）＝3c（CH3OH）時，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，c錯誤；

d．反應(yīng)物及生成物均為氣體，則體系中的質(zhì)量不變，容器為恒壓，則平衡時容器的體積不再改變，則容器中密度不變，可判斷達到平衡狀態(tài)，d正確；

e．反應(yīng)自始至終，2個C＝O斷裂的同時有3個H－H斷裂，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，e錯誤；

綜上所述，bd正確。