Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義。

（1）CO可用于煉鐵，已知：Fe2O3（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g）ΔH 1＝+489.0 kJ·mol－1，

C（s）+CO2（g）＝2CO（g） ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol－1

則CO還原Fe2O3（s）的熱化學(xué)方程式為 。

（2）分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設(shè)計(jì)成燃料電池（以KOH溶液為電解液）。寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式： 。

（3）一定溫度下，在一恒容的密閉容器中，由CO和H2合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

①CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

B、C兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K（B） K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．

②某溫度下，將2．0molCO和6．0molH2充入2L的密閉容器中，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c（CO）=0．25mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率= ，此溫度下的平衡常數(shù)K= （保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

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

（2）CO + 4OH－―2e－＝CO32－+ 2H2O（2分）

（3）①＞（2分）②75%（2分） 1.3L/mol（2分）

【解析】

試題分析：（1）Fe2O3（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g）ΔH 1＝+489.0 kJ·mol－1 ①，C（s）+CO2（g）＝2CO（g）ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol－1 ②，根據(jù)蓋斯定律由①-②×3，得到熱化學(xué)方程式為Fe2O3（s）+ 3CO（g）＝2Fe（s）+ 3CO2（g） △H ＝－28.5 kJ·mol－1。

（2）CO燃料電池以KOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極上是CO發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，又因?yàn)殡娊赓|(zhì)是KOH溶液，二氧化碳和氫氧化鉀反應(yīng)得到的是碳酸鉀，即該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CO + 4OH－―2e-＝ CO32－+ 2H2O 。

（3）①根據(jù)圖中CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系，當(dāng)溫度升高時(shí)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率逐漸減小，所以化學(xué)平衡向左移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則K（B）> K（C）；

②將2.0molCO和6.0mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c（CO）=0.25mol/L，

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

初始濃度：1.0 3.0 0

變化濃度：0.75 1.5 0.75

平衡濃度：0.25 1.5 0.75

CO的轉(zhuǎn)化率0.75÷1×100%=75%，此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.75÷（0.25×1.52）≈1.3。