Question

（13分）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：①Fe₂O₃(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO(g) △H ₁ = +489.0 kJ·mol^－1

②C(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1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2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，其发生可逆反应的方程式为               。

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，请写出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）① ；②＜； ③＞；

（3）①2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O（2分） ②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。

【解析】

试题分析：（1）①－②×3得：3CO(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3CO2(g) △H=△H1－3×△H2= —28.5 kJ·mol－1，整理得：Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ·mol－1；

（2）①平衡常数：达到化学平衡时，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积，K=c(CH3OH)×c(H2O)/[c(CO2)×c3(H2)]；②研究最高点以后的，随温度升高，CH3OH的体积分数减小，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向进行，即△HKⅡ；

（3）①根据反应前后原子个数和元素守恒得知反应方程式：CO2＋2NH3CO(NH2)2+H2O；②CO2中C化合价＋4，甲烷中C为－4价，根据电解池的工作原理，应在阴极上参加反应CO2＋8e－→CH4，硫酸做电解液，H+参加反应，转化成为H2O，则电极反应式：CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。

考点：考查热化学反应方程式的计算、平衡常数的表达式、勒夏特列原理、电极反应式的书写等知识。