Question

4．已知在1273K時發(fā)生反應Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）；現(xiàn)在固定容積為2.0L的密閉容器中進行該反應，試解答下列問題：
（1）其他條件不變，縮小該容器體積，反應速率增大 （填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）若降溫后H₂的百分含量減少，則正反應是吸熱反應（選填“吸熱”、“放熱”）．
（3）能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是b；
a．混合氣體的壓強保持不變       b．H₂的濃度不再改變
c．消耗H₂O的物質(zhì)的量與生成H₂的物質(zhì)的量之比為1：1
d．Fe、H₂O、FeO、H₂的物質(zhì)的量之比為1：1：1：1
（4）利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：
①2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ•mol^-1
總反應：3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=-246.4kJ/mol；
一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是c（填字母代號）．
a．高溫高壓   b．加入催化劑    c．減少CO₂的濃度   d．增加CO的濃度   e．分離出二甲醚．

Answer 1

分析 （1）縮小該容器體積，濃度增大，反應速率增大；
（2）若降溫后H₂的百分含量減少，平衡向逆反應方向移動；
（3）達到平衡時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，以此衍生的物理量不變，以此判斷；
（4）根據(jù)蓋斯定律，觀察目標方程式可知，①×2+②+③，即得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g），故△H=2△H₁+△H₂+△H₃=-246.4kJ•mol^-1．

解答 解：（1）縮小該容器體積，濃度增大，反應速率增大，故答案為：增大；
（2）若降溫后H₂的百分含量減少，平衡向逆反應方向移動，即向放熱方向移動，則正反應吸熱，故答案為：吸熱；
（3）a．反應前后氣體的體積不變，無論是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的壓強保持不變，不能說明達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．H₂的濃度不再改變，可說明達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．消耗H₂O的物質(zhì)的量與生成H₂的物質(zhì)的量之比，符合轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量之比等于計量數(shù)之比，但不能說明達到平衡狀態(tài)，故c錯誤，
d．Fe、H₂O、FeO、H₂的物質(zhì)的量之比取決于轉(zhuǎn)化的程度，1：1：1：1不能說明達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：b；
（4）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O （g）?CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計算，①×2+②+③，得到總反應的熱化學方程式：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol；
a．升高溫度能提高反應速率，但平衡向逆反應方向移動，轉(zhuǎn)化率減小，故a錯誤；　
b．催化劑不影響平衡移動，加入催化劑能提高反應速率，但不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故b錯誤；　
c．減少CO₂的濃度，平衡向正反應移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．增加CO的濃度，反應速率增大，平衡向正反應移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故d錯誤；
e．分離出二甲醚，平衡向正反應反應移動，但反應速率減慢，故e錯誤；
故答案為：-246.4kJ/mol；c．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學反應速率的影響因素以及平衡狀態(tài)的判斷，難度不大，注意把握相關基礎知識的積累．