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。

⑴ 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) ΔH 1 = +489.0 kJ·mol－1

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

则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为___________________________________________。

⑵ 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) ΔH

① 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ΔH_______0(填“>”、“<”或“＝”)。

② 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“<”)。

⑶ 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______。

Answer 1

【答案】Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ·mol－1 ＜ > 2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O 40%或0.4

【解析】

(1)①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJmol-1
②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJmol-1
根据盖斯定律①-②×3得到Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJmol-1；因此，本题正确答案是：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5 kJmol-1；
（2）①由图可以知道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，因此，本题正确答案是：＜；

②由图判断曲线Ⅱ对应的反应反应速率快，温度高，甲醇物质的量小，K值小；所以曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为：KⅠ>KⅡ;答案：>。
（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2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O。

当氨碳比n(NH3 )/n(CO2 )＝3，达平衡时CO2的转化率为60%，由反应为2NH 3+CO 2CO(NH 2) 2+H 2O，设氨气的物质的量为3mol，则二氧化碳的量为1mol，有
2NH 3+ CO 2CO(NH 2) 2+H 2O
始量（mol） 3 1 0 0
转化量 （mol） 1.2 0.6 0.6 0.6
平衡量 （mol） 1.8 0.4 0.6 0.6
则NH 3的平衡转化率为1.2÷3=40 ，答案：2NH 3+CO 2CO(NH 2) 2+H 2O ；40。