Question

研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

(1)将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。

①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)=2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1

C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)　ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1

则CO还原Fe2O3的热化学方程式为___________________________

②利用燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以KOH溶液为电解液)，写出该电池的负极反应式___________________________________________

(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下反应：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－49.0 kJ·mol－1

 

测得CH3OH的物质的量随时间变化如上图所示，回答问题：

①下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。

A．升高温度 B．充入He(g)使体系压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离 D．再充入1 mol CO2和3 mol H2

②曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“大于”“等于”或“小于”)。

③一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。

 

容器	甲	乙
反应物投入量	1 mol CO2、3 mol H2	a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)

 

若甲中平衡后气体的压强为开始时的，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为________。

(3)用0.10 mol·L－1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L－1氨水所得的滴定曲线如下：

 

请指出盐酸滴定氨水的曲线为________(填“A”或“B”)，请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序________。

 

 

Answer 1

(1)①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－28.5 kJ·mol－1

②CO＋4OH－－2e－=CO32—＋2H2O

(2)①CD

②大于

③0.4＜c≤1

(3)B　c(NH4+)＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)

【解析】(1)①根据盖斯定律，第一个方程式减去3乘以第二个方程式得Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝ΔH1－3ΔH2＝489.0 kJ·mol－1－3×172.5 kJ·mol－1＝－28.5 kJ·mol－1。②该燃料电池的总反应方程式为2CO＋O2＋4OH－=2CO32—＋2H2O……①，电池正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－……②，(①－②)÷2得负极反应式为CO＋4OH－－2e－=CO32—＋2H2O。

(2)①A项，升高温度，平衡逆向移动，使比值减小；B项，恒容时充入不反应的气体，平衡不移动，比值不变；C项，将H2O(g)从体系中分离，平衡正向移动，使比值增大；D项，相当于增大压强，平衡正向移动，使比值增大。②曲线Ⅱ优先达到平衡且平衡时生成物CH3OH的物质的量小，说明曲线Ⅱ对应的温度高，升高温度放热反应的平衡常数减小。③甲、乙为等效平衡，甲起始时n(CO2)＝1 mol，所以c≤1；利用三段式法可求得甲达到平衡时n(CH3OH)＝n(H2O)＝0.4 mol，要维持乙中反应起始时逆向进行，需使c＞0.4。

(3)NH3·H2O是弱碱，浓度均为0.10 mol·L－1的NaOH溶液和氨水，氨水的pH小，故盐酸滴定氨水的曲线是B；a点pH＞7，说明该点氨水过量，溶液中的溶质是NH4Cl和NH3·H2O，故溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)