Question

【題目】研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。

（1）將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。

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

則CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式為___________________________

（2）某實(shí)驗(yàn)將CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同溫度條件下反應(yīng)：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1

測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示，回答問題：

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_______________；

②曲線Ⅰ、Ⅱ對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為：KⅠ_________KⅡ（填“＞”、“＝”或“＜”)。

③下列措施中能增大CO2轉(zhuǎn)化率的是____________。（填序號(hào)）

A．升高溫度	B．充入He(g)使體系壓強(qiáng)增大
C．將H2O(g)從體系中分離	D．再充入一定量CO2

④下列圖像正確且能表明在t時(shí)刻反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的是__________。（填序號(hào)）

Answer 1

【答案】Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－28.5 kJ·mol－1 ＞ C BC

【解析】

根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征和平衡移動(dòng)原理分析與化學(xué)平衡相關(guān)的問題。

（1）①Fe2O3（s）+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJmol-1

②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJmol-1

依據(jù)蓋斯定律①-②×3得到熱化學(xué)方程式為：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5 kJmol-1；

（2）①由CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知，K=；

②II到達(dá)平衡時(shí)間小于I，說明II反應(yīng)速率大于I，故TⅡ＞TⅠ，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡時(shí)II中CH3OH的物質(zhì)的量小于I，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，導(dǎo)致化學(xué)平衡常數(shù)越小，所以KⅠ＞KⅡ；

③A．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，故A不選；

B．充入He（g）使體系壓強(qiáng)增大，但各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，故B不選；

C．將H2O（g）從體系中分離，減少生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率變大，故C選；

D．再充入一定量CO2，平衡正向移動(dòng)，但本身的轉(zhuǎn)化率減少，故D不選；

故選C；

④A、平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以A不能做平衡狀態(tài)的標(biāo)志；

B、該反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)有變化，故氣體的平均摩爾質(zhì)量是變量，當(dāng)其不變時(shí)，說明各物質(zhì)的量不變，B可說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)；

C、該反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)有變化，故壓強(qiáng)是變量，當(dāng)其不變時(shí)，說明各物質(zhì)的量不變，C可說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)；

D、氣體的密度始終不變，所以D不能做平衡狀態(tài)的標(biāo)志；

故選BC。