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）△H _l=+489.0kJ?mol^-1
C（石墨）+CO₂（g）=2C0（g）△H₂=+1 72.5kJ?mol^-1
則CO還原Fe₂O₃的熱化學方樣式為

 

．
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）△H=-49.0kJ?mol^-1測得CH₃OH的物質的量隨時間變化如圖1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1molCO₂和3molH₂
②曲線Ⅰ、Ⅱ對應的平衡常數(shù)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	1molCO2、3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH（g）、c molH2O（g）

若甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持反應逆向進行，則c的取值范圍為

 

．
（3）用0.10mol?L^-1鹽酸分別滴定20.00mL0.10mol?L^-1的NaOH溶液和20.00mL0.10mol?L^-1氨水所得的滴定曲線如圖2：
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

 

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Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡的影響因素,等效平衡,酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
②KOH溶液為電解液的氫氧燃料電池中，通入CO的一極為電池的負極，發(fā)生氧化反應；
（2）①使n（CH₃OH）/n（CO₂）應采取措施，使平衡向正反應移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量；
②II平衡時間小于I，說明II反應速率大于I，且平衡時II中CH₃OH的物質的量小于I，說明平衡向逆反應方向移動，則只能是升高溫度，溫度越高，化學平衡常數(shù)越��；
③根據(jù)平衡三部曲求出甲中平衡時各氣體的物質的量，然后根據(jù)平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持反應逆向進行來判斷范圍；
（3）根據(jù)氫氧化鈉和氨水在滴定開始時的pH來判斷；曲線a點所對應的溶液是氨水和氯化銨的混合液，溶液顯示堿性，據(jù)此判斷．

解答： 解：（1）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(jù)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；
②CO-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)生氧化反應生成二氧化碳在溶液中生成碳酸鉀，原電池負極電極反應為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（2）①使n（CH₃OH）/n（CO₂）應采取措施，使平衡向正反應移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A、該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤，
B、充入He（g），使體系壓強增大，容器的容積不變，反應混合物的濃度不變，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤，
C、將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確，
D、再充入1mol CO₂和4mol H₂，相當于充入1mol CO₂和3mol H₂，達平衡后再通入1molH₂．等效為增大壓強，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，再通入1molH₂，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
故答案為：CD；
②II平衡時間小于I，說明II反應速率大于I，且平衡時II中CH₃OH的物質的量小于I，說明平衡向逆反應方向移動，則只能是升高溫度，即II的溫度大于I，溫度越高，平衡向逆反應方向移動，導致化學平衡常數(shù)越小，所以K_Ⅰ＞K_Ⅱ，故答案為：大于；
③設二氧化碳反應量為x
             CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始量（mol）：1        3           0          0
轉化量（mol）：x        3x          x          x
平衡量（mol）：1-x       3-3x        x          x
甲中平衡后氣體的壓強為開始時的0.8倍，即（4-2x）/4=0.8
解得x=0.4mol
依題意：甲、乙為等同平衡，且起始時維持反應逆向進行，所以全部由生成物投料，c的物質的量為1mol，c 的物質的量不能低于平衡時的物質的量0.4mol，所以c的物質的量為：0.4＜n（c）≤1mol，故答案為：0.4＜n（c）≤1．
（3）滴定開始時0.1mol/LNaOHpH=13，0.1mol/L氨水pH＜13，所以滴定氨水的曲線是B，曲線a點所對應的溶液是氨水和氯化銨的混合液，溶液顯示堿性，離子濃度關系是：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（NH₄⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題考查學生熱化學、化學平衡移動的影響因素、計算以及弱電解質的電離和鹽的水解等方面的知識，屬于綜合知識的考查題，難度大．