Question

17．研究和深度開發(fā)CO、CO₂的應用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義．
（1）CO可用于煉鐵，已知：Fe₂O₃（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H ₁=+489.0kJ•mol^-1，C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H ₂=+172.5kJ•mol^-1
則CO還原Fe₂O₃（s）的熱化學方程式為Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1．
（2）分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設計成燃料電池（以KOH溶液為電解液）．寫出該電池的負極反應式：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（3）一定溫度下，在一恒容的密閉容器中，由CO和H₂合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
①CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示．
B、C兩點的平衡常數(shù)K（B）₌ K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．
②某溫度下，將2.0molCO和6.0molH₂充入2L的密閉容器中，達到平衡時測得c（CO）=0.25mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率=75%，此溫度下的平衡常數(shù)K=1.3（保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式，①-②×3得到所需熱化學方程式；
（2）CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），依據(jù)原電池原理，負極失電子發(fā)生氧化反應，燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應；
（3）①化學反應的平衡常數(shù)隨著溫度的變化而變化；
②根據(jù)化學反應三行式來計算轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)．

解答 解：（1）①由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
依據(jù)蓋斯定律①-②×3得到熱化學方程式為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1，
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1；
（2）CO-O₂燃料電池（以KOH溶液為電解液），一氧化碳在負極失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳在溶液中生成碳酸鉀，原電池負極電極反應為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）①根據(jù)圖中CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強的關(guān)系，A、B兩點的溫度是一樣的，所以平衡常數(shù)相等，故答案為：=；
②將2.0mol CO和6.0mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c（CO）=0.25mol/L，則
                 CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
初始濃度：1.0             3.0               0
變化濃度：0.75           1.5              0.75
平衡濃度：0.25           1.5              0.75
CO的轉(zhuǎn)化率$\frac{0.75}{1}$×100%=75%，此溫度下的化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75}{0.25×1．{5}^{2}}$≈1.3，故答案為：75%，1.3．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫、原電池及電解池工作原理、化學反應速率以及化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率是現(xiàn)在考試的熱點，注意三行式在計算中的應用，難度不大．