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:Fe2O3(


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:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•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=
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2)
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2)

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△H______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______K(填“>”、“<”或“=”).
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质.
①工业上尿素[CO(NH22]由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为______.当氨碳比
n(NH3)
n(CO2)
=3,达平衡时CO2的转化率为60%,则NH3的平衡转化率为______.
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,该电极反应的方程式为______.
流沙飞燕 1年前 已收到1个回答 举报

lk32jlkfasdjlk 幼苗

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解题思路:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;
(2)①依据化学方程式和平衡常数概念写出平衡常数表达式;
②由图可知最高点反应到达平衡,到达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,升高温度平衡向逆反应进行,据此判断;
③由图象分析先拐先平,温度高T先达到平衡则T>T,纵轴是甲醇的物质的量,温度越高,甲醇越少,平衡逆向进行分析判断;
(3)①根据反应物、反应条件、生成物写出化学反应式;利用三段式法计算;
②根据原电池原理,CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,注意电解质溶液为酸性.

(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
依据盖斯定律①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJ•mol-1
故答案为:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJ•mol-1
(2)①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,所以K=
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2),
故答案为:
c(CH3OH)•c(H2O)
c(CO2)•c3(H2);
②由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H<0,
故答案为:<;
③由图2可知,温度T<T,平衡时,温度越高CO的转化率越小,说明升高温度,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故该反应正反应为放热反应,则△H<0,升高温度,平衡向逆反应移动,所以K>K
故答案为:>;
(3)①根据反应物是二氧化碳和氨气(NH3),反应条件是高温、高压,生成物是尿素[CO(NH22]和水,化学反应式为2NH3+CO2CO(NH22+H2O,
设CO2的初始物质的量为a,则NH3的初始物质的量为3a,
2NH3+CO2CO(NH22+H2O;
起始/mol 3a a
转化/mol 1.2a 0.6a
平衡/mol 1.8a 0.4a
平衡时NH3转化率为:[1.2a/3a]×100%=40%,
故答案为:2NH3+CO2CO(NH22+H2O;40%;
②CO2在正极发生还原反应转化为甲烷,考虑电解质为硫酸,所以甲烷中氢来源为硫酸电离的氢离子,根据化合价变化可知1mol二氧化碳变成甲烷得到8mol电子,故电极反应为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O,
故答案为:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O.

点评:
本题考点: 热化学方程式;反应热和焓变;常见化学电源的种类及其工作原理;化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素.

考点点评: 本题考查了热化学方程式的书写、化学平衡移动、平衡常数概念理解、转化率的计算及原电池原理的分析应用等,题目涉及的知识点较多,综合性较强,难度中等.分析图象时,要考虑先拐先平衡的原则,则反应条件为温度高或压强大,写电极反应式一定要考虑介质的参与.

1年前

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