Question

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。

（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。

已知：Fe₂O₃(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)  △H ₁₌+489.0 kJ·mol^－1

C(石墨)+CO₂(g)=2CO(g)   △H ₂₌+172.5 kJ·mol^－1

则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为            。

（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H

①该反应的平衡常数表达式为K=           。

②取一定体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图所示，则该反应的ΔH       0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ      K_Ⅱ(填“>”、“<”或“＝”)。

（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质。

①工业上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为     。当氨碳比＝3，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH₃的平衡转化率为

         。

②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为                         。

Answer

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

（2）① （2分）    ②＜（2分）  ③>（2分）

（3）①2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O（2分）    40%（2分）

②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O（2分）

【解析】

试题分析：（1）反应①－ ②×3可得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)  △H=—28.5 kJ·mol－1；（2）②该图像是反应过程图，最高点前是未平衡时的变化，最高点后的是平衡变化，即温度升高平衡逆向进行，反应放热；③由图判断曲线Ⅱ对应的反应反应速率快，温度高，甲醇含量低，K值小；（3）①反应为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，设氨气的物质的量为3mol，则二氧化碳的量为1mol，有

2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O

始量    3    1             0        0

转化量  1.2  0.6           0.6       0.6

平衡量  1.8  0.4           0.6       0.6

则NH3的平衡转化率为1.2÷3=0.4

②根据信息，在酸性介质中反应为CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。

考点：考查化学平衡中的有关常数、转化率及热化学方程式书写、电化学等有关问题。