Question

【题目】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) △H 1=+489.0 kJ·mol－1

C(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所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ KⅡ(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，其反应方程式为 。当氨碳比＝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 。

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】

试题分析：（1）反应①－ ②×3可得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=—28.5 kJ·mol－1；（2）②该图像是反应过程图，最高点前是未平衡时的变化，最高点后的是平衡变化，即温度升高平衡逆向进行，反应放热；③由图判断曲线Ⅱ对应的反应反应速率快，温度高，甲醇含量低，K值小；（3）①反应为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，设氨气的物质的量为3mol，则二氧化碳的量为1mol，有

2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O

始量 3 1 0 0

转化量 1.2 0.6 0.6 0.6

平衡量 1.8 0.4 0.6 0.6

则NH3的平衡转化率为1.2÷3=0.4

②根据信息，在酸性介质中反应为CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。