Question

研究和深度开发CO、CO₂的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO可用于炼铁，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。则CO还原Fe₂O₃（s）的热化学方程式为_____________。

（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。写出该电池的负极反应式：_____________。

（3）①CO₂和H₂充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），测得CH₃OH的物质的量随时间的变化如图。

①曲线I、Ⅱ对应的温度大小关系为T_Ⅰ__________T_Ⅱ（填“＞”或“＝”或“＜”）。

②一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______________。

a．容器中压强不变b．H₂的体积分数不变c．c（H₂）＝3c（CH₃OH）

d．容器中密度不变e．2个C＝O断裂的同时有3个H－H断裂

Answer

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

【解析】

(1)依据热化学方程式和盖斯定律分析解答；

(2)CO-O2燃料电池(以KOH溶液为电解液)，燃料CO在负极失电子发生氧化反应；

(3)①根据图象可知，线Ⅱ的反应速率大于线Ⅰ，所以线Ⅱ对应的温度高于线Ⅰ；

②②a．容器为恒压容器，则反应自始至终压强不变；

b．反应达到平衡时，消耗的氢气的物质的量不再改变，则H2的体积分数不变；

c．反应达到平衡时，不能确定反应剩余氢气与生成甲醇的量；

d．反应物及生成物均为气体，则体系中的质量不变，容器为恒压，则平衡时容器的体积不再改变，则容器中密度不变；

e．反应自始至终，2个C＝O断裂的同时有3个H－H断裂。

(1)①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJmol-1，②C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJmol-1，由盖斯定律①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJmol-1；

(2)CO-O2燃料电池(以KOH溶液为电解液)，一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，在氢氧化钾溶液中生成碳酸钾，负极的电极反应式为：CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O；

(3)①根据图象可知，线Ⅱ的反应速率大于线Ⅰ，所以线Ⅱ对应的温度高于线Ⅰ，即TⅠ