Question

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。

①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 = +173.0 kJ·mol^－1

则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为                                 。

②某含C、H、O三种元素的有机物A，经测定碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数13.14%，它可以作燃料电池（以KOH溶液为电解液）的原料，写出该电池的负极反应式                        。

（2）某实验将CO₂和H₂充入一定体积的密闭容器中，发生反应：

CO₂(g) +3H₂(g) CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H =－49.0 kJ·mol^－1

回答问题：

①该反应的平衡常数表达式为                        。

②把0.5mol的CO₂和1.5mol的H₂充入2L的密闭容器中，半分钟后测得c（H₂）=0.15mol/L,用CH₃OH表示该反应的速率：v(CH₃OH)=               

③如图，在反应体系中加入催化剂，反应速率增大,E₂的变化是          （填“增大”， “减小”或“不变”）

Answer

（1）①Fe2O3(s) +3 CO(g)= 2Fe(s) +3CO2(g) △H = -30 kJ·mol－1（2分）

②C2H5OH —12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O（2分）

（2）①K=[c(CH3OH) •c(H2O)]/ [c(CO2) •c3(H2)] （1分）

②0.4 mol/(L•min) （1分）

③减小（1分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，把方程式（2）移向，然后乘以3，和方程式（1）相加，可得Fe2O3(s) +3 CO(g)= 2Fe(s) +3CO2(g) △H = -173×3+489= -30 kJ·mol－1 ；②n(C)=52.16/12=4.34，n(H)=13.14，n(O)=(100-52.16-13.14)/16=2.17，4.34:13.14:2.17=2:6:1，可以确定燃料为乙醇，乙醇作负极，失电子发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸根，C2H5OH —12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O

（2）v(H2)=(0.75-0.15)/0.5=1.2mol/L，根据速率之比等于方程式系数，可得甲醇的速率为氢气的1/3，即0.4 mol/(L•min)，加入催化剂，可以降低活化能，E1、E2都减小。

考点：考查热方程的书写、盖斯定律、原电池、化学反应原理