Question

【題目】“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視，已知煤、甲烷等可以與水蒸氣反應(yīng)生成以CO和H2為主的合成氣，合成氣有廣泛應(yīng)用．試回答下列問(wèn)題：

(1)高爐煉鐵是CO氣體的重要用途之一，其基本反應(yīng)為：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H＞0。已知在1100°C時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.263。

①溫度升高，平衡移動(dòng)后達(dá)到新平衡，此時(shí)平衡常數(shù)值____(填“增大”“減小”“不變”)；

②1100°C時(shí)測(cè)得高爐中，c(CO2)=0.025mol·L﹣1，c(CO)=0.1mol·L﹣1，則在這種情況下，該反應(yīng)這一時(shí)刻向_______進(jìn)行(填“左”或“右”)。

(2)目前工業(yè)上也可用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇CH3OH，有關(guān)反應(yīng)為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，△H=﹣49.0KJmol﹣1，某溫度下，向體積為1L恒容密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，反應(yīng)過(guò)程中測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示．

①反應(yīng)開(kāi)始至平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=______，CO2的轉(zhuǎn)化率為_____；該溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____(分?jǐn)?shù)表示)；

②反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列能使的值增大的措施是______(填符號(hào))。

a．升高溫度 b．再充入H2 c．再充入CO2 d．將H2O(g)從體系中分離 e．充入He(g)

③有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO(g)=2C(s)+O2(g) (△H＞0)來(lái)消除CO的污染，請(qǐng)你判斷上述反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行并說(shuō)明理由________。

Answer 1

【答案】增大 右 0.225 mol·（L·min）-1 75% L2/mol2 bd 不能，因?yàn)樵摲磻?yīng)的△H＞0，△S<O △H-T△S＞0，不能自發(fā)進(jìn)行

【解析】

（1）①由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以溫度升高，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，達(dá)到新的平衡時(shí)平衡常數(shù)K值增大；②1 100 ℃時(shí)測(cè)得高爐中，c(CO2)=0.025 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，則濃度熵Q= c(CO2)÷c(CO)=0.025 mol·L-1÷0.1 mol·L-1=0.25<0.263=K，所以在這種情況下，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)；故答案為：增大；右；

（2）①根據(jù)圖像可知：從反應(yīng)開(kāi)始到衡，V(CO2)=0.75mol/L÷10min=0.075mol/(L·min)，V(H2)=3V(CO2)= 0.225mol/(L·min)；CO2的轉(zhuǎn)化率為 ×100%＝75%；平衡時(shí)氫氣、二氧化碳、甲醇和水蒸氣的物質(zhì)的量濃度分別是0.75mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L，所以該溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝；故答案為：0.225 mol·（L·min）-1；；75%；L2/mol2；

②a．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，減小，a錯(cuò)誤；b．再充入H2使平衡正向移動(dòng)， 增大，b正確；c．再充入CO2 平衡正向移動(dòng)，但是Δc(CO2) 大于Δc(CH3OH)， 比值減小，c錯(cuò)誤；d．將H2O（g）從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，比值增大，d正確；E．充入He（g），平衡不移動(dòng)，比值不改變，e錯(cuò)誤，答案選bd。

③由于該反應(yīng)的△H＞0，△S＜O，△H-T△S＞0，所以不能自發(fā)進(jìn)行。故答案為：不能，因?yàn)樵摲磻?yīng)的△H＞0，△S<O △H-T△S＞0，不能自發(fā)進(jìn)行。