Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要意義。

（1）將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。

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

則CO還原Fe2O3(s)的熱化學方程式為 。

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉化為甲醇的熱化學方程式為：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H

①該反應的平衡常數表達式為K= 。

②取一定體積CO2和H2的混合氣體(物質的量之比為1∶3)，加入恒容密閉容器中，發生上述反應。反應過程中測得甲醇的體積分數φ(CH3OH)與反應溫度T的關系如圖所示，則該反應的ΔH 0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在兩種不同條件下發生反應，測得CH3OH的物質的量隨時間變化如圖所示，曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

（3）以CO2為原料還可以合成多種物質。

①工業上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應方程式為 。當氨碳比＝3，達平衡時CO2的轉化率為60%，則NH3的平衡轉化率為

。

②用硫酸溶液作電解質進行電解，CO2在電極上可轉化為甲烷，該電極反應的方程式為 。

Answer 1

【答案】

（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】

試題分析：（1）反應①－ ②×3可得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=—28.5 kJ·mol－1；（2）②該圖像是反應過程圖，最高點前是未平衡時的變化，最高點后的是平衡變化，即溫度升高平衡逆向進行，反應放熱；③由圖判斷曲線Ⅱ對應的反應反應速率快，溫度高，甲醇含量低，K值小；（3）①反應為2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，設氨氣的物質的量為3mol，則二氧化碳的量為1mol，有

2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O

始量 3 1 0 0

轉化量 1.2 0.6 0.6 0.6

平衡量 1.8 0.4 0.6 0.6

則NH3的平衡轉化率為1.2÷3=0.4

②根據信息，在酸性介質中反應為CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。