Question

17．在2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：mX（g）+nY（g）?pZ（g）+qQ（g），式中m、n、p、q為化學(xué)計(jì)量數(shù)．在0～3min內(nèi)，各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化如下表所示：

物質(zhì) 時(shí)間	X	Y	Z	Q
起始/mol	0.7		1
2min末/mol	0.8	2.7	0.8	2.7
3min末/mol			0.8

已知2min內(nèi)v（Q）=0.075mol/（L•min），v（Z）：v（Y）=1：2
（1）試確定以下物質(zhì)的相關(guān)量：起始時(shí)n（Y）=2.3mol，平衡常數(shù)K=0.3（保留一位有效數(shù)字）．
（2）寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g）．
（3）用Z表示2min內(nèi)的反應(yīng)速率0.05mol/（L．min）．
（4）蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義．有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法測定．現(xiàn)根據(jù)下列3個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)方程式：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ/mol
寫出CO氣體還原FeO固體得到Fe固體和CO₂氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0kJ/mol．

Answer 1

分析 2min內(nèi)v（Q）=0.075mol/（L•min），則2min內(nèi)△n（Q）=0.075mol/（L•min）×2min×2L=0.3mol，
2min內(nèi)△n（X）=0.8mol-0.7mol=0.1mol，2min內(nèi)△n（Z）=1mol-0.8mol=0.2mol，
根據(jù)反應(yīng)速率v（Z）：v（Y）=1：2可知，2min內(nèi)△n（Y）=2△n（Z）=0.4mol，
則m：n：p：q=△n（X）：△n（Y）：△n（Z）：△n（Q）=0.1mol：0.4mol：0.2mol：0.3mol=1：4：2：3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g），
（1）X物質(zhì)的量增大、Z的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行建立平衡，Y起始物質(zhì)的量=2min時(shí)Y物質(zhì)的量-2min內(nèi)△n（Y）；
2min、3min末是Z均為0.8mol，故2min末到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（Z）×{c}^{3}（Q）}{c（X）×{c}^{4}（Y）}$計(jì)算；
（2）由上述分析，可知反應(yīng)方程式為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g）；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算2min內(nèi)Z表示反應(yīng)速率；
（4）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（①×3-②-③×2）÷6可得：CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO₂（g）．

解答 解：2min內(nèi)v（Q）=0.075mol/（L•min），則2min內(nèi)△n（Q）=0.075mol/（L•min）×2min×2L=0.3mol，
2min內(nèi)△n（X）=0.8mol-0.7mol=0.1mol，2min內(nèi)△n（Z）=1mol-0.8mol=0.2mol，
根據(jù)反應(yīng)速率v（Z）：v（Y）=1：2可知，2min內(nèi)△n（Y）=2△n（Z）=0.4mol，
則m：n：p：q=△n（X）：△n（Y）：△n（Z）：△n（Q）=0.1mol：0.4mol：0.2mol：0.3mol=1：4：2：3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g），
（1）X物質(zhì)的量增大、Z的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行建立平衡，Y起始物質(zhì)的量=2.7mol-0.4mol=2.3mol，
2min、3min末是Z均為0.8mol，故2min末到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)前后氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，則K=$\frac{{c}^{2}（Z）×{c}^{3}（Q）}{c（X）×{c}^{4}（Y）}$=$\frac{0．{8}^{2}×2．{7}^{3}}{0.8×2．{7}^{4}}$=0.3，
故答案為：2.3mol；0.3；
（2）由上述分析，可知反應(yīng)方程式為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g），
故答案為：X（g）+4Y（g）?2Z（g）+3Q（g）；
（3）2min內(nèi)Z表示反應(yīng)速率為$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L．min），
故答案為：0.05mol/（L．min）；
（4）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.2kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（①×3-②-③×2）÷6可得：CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0kJ/mol，
故答案為：CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0kJ/mol．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、蓋斯定律應(yīng)用，關(guān)鍵是確定反應(yīng)方程式，難度中等．