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K_Ⅰ________K_Ⅱ(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^－=CO₃^2—＋2H₂O
(2)①CD
②大于
③0.4＜c≤1
(3)B　c(NH₄⁺)＞c(Cl^－)＞c(OH^－)＞c(H^＋)

(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^－=2CO₃^2—＋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^－=CO₃^2—＋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^＋)