Question

研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

(1)將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。

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

則CO還原Fe2O3的熱化學方程式為___________________________

②利用燃燒反應可設計成CO/O2燃料電池(以KOH溶液為電解液)，寫出該電池的負極反應式___________________________________________

(2)某實驗將CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同條件下反應：

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

 

測得CH3OH的物質的量隨時間變化如上圖所示，回答問題：

①下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。

A．升高溫度 B．充入He(g)使體系壓強增大

C．將H2O(g)從體系中分離 D．再充入1 mol CO2和3 mol H2

②曲線Ⅰ、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為KⅠ________KⅡ(填“大于”“等于”或“小于”)。

③一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式投入反應物，一段時間后達到平衡。

 

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

 

若甲中平衡后氣體的壓強為開始時的，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數相等，且起始時維持反應逆向進行，則c的取值范圍為________。

(3)用0.10 mol·L－1鹽酸分別滴定20.00 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L－1氨水所得的滴定曲線如下：

 

請指出鹽酸滴定氨水的曲線為________(填“A”或“B”)，請寫出曲線a點所對應的溶液中各離子濃度由大到小的排列順序________。

 

 

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根據蓋斯定律，第一個方程式減去3乘以第二個方程式得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該燃料電池的總反應方程式為2CO＋O2＋4OH－=2CO32—＋2H2O……①，電池正極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－……②，(①－②)÷2得負極反應式為CO＋4OH－－2e－=CO32—＋2H2O。

(2)①A項，升高溫度，平衡逆向移動，使比值減��；B項，恒容時充入不反應的氣體，平衡不移動，比值不變；C項，將H2O(g)從體系中分離，平衡正向移動，使比值增大；D項，相當于增大壓強，平衡正向移動，使比值增大。②曲線Ⅱ優(yōu)先達到平衡且平衡時生成物CH3OH的物質的量小，說明曲線Ⅱ對應的溫度高，升高溫度放熱反應的平衡常數減小。③甲、乙為等效平衡，甲起始時n(CO2)＝1 mol，所以c≤1；利用三段式法可求得甲達到平衡時n(CH3OH)＝n(H2O)＝0.4 mol，要維持乙中反應起始時逆向進行，需使c＞0.4。

(3)NH3·H2O是弱堿，濃度均為0.10 mol·L－1的NaOH溶液和氨水，氨水的pH小，故鹽酸滴定氨水的曲線是B；a點pH＞7，說明該點氨水過量，溶液中的溶質是NH4Cl和NH3·H2O，故溶液中離子濃度由大到小的順序為c(NH4+)＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)