Question

【題目】I.CO、CO2的應(yīng)用和治理是當(dāng)今社會的熱點問題。

CO工業(yè)上可用于高爐煉鐵，發(fā)生如下反應(yīng)： 1/3Fe2O3(s) + CO(g)2/3Fe(s) + CO2(g)，已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

（1）該反應(yīng)的正反應(yīng)為_____反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”），欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)Fe2O3的轉(zhuǎn)化，可采取的措施是____（選填序號）

a．及時吸收或移出CO2 b．增大反應(yīng)體系的壓強

c．用更高效的催化劑 d．粉碎礦石，增大接觸面積

（2）一定條件下，在容積一定的容器中，鐵和CO2發(fā)生反應(yīng)：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)－Q，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_____________。下列措施中能使平衡時增大的是______（選填編號）。

a．升高溫度 b．增大壓強

c．充入一定量CO d．再加入一些鐵粉

II.合成尿素的反應(yīng)為：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0）。

一定條件下，在10 L的恒容密閉容器中，充入2 mol NH3和1 mol CO2，反應(yīng)經(jīng)5 min后達(dá)到平衡，測得容器中CO2的濃度為0.05molL-1 。

完成下列填空：

（1）平均反應(yīng)速率υ(NH3)＝____________。

（2）下列描述中能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是_________。（填序號）

a．2υ正(NH3)＝υ逆(H2O) b．氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化

c．NH3和CO2的比例保持不變 d．氣體的壓強不再發(fā)生變化

（3）為提高尿素的產(chǎn)率，工業(yè)上用該反應(yīng)生產(chǎn)尿素時，合適的反應(yīng)條件是_______。（填序號）

a．200℃ b．800℃ c．101 kPa d．24000 kPa

Answer 1

【答案】放熱 a a 0.02 molL-1min-1 b d； a d；

【解析】

I.（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，K值減小，即反應(yīng)逆向移動，而升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)Fe2O3的轉(zhuǎn)化，根據(jù)影響平衡移動的因素逐項進(jìn)行分析；

（2）平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，固體和純液體不代入表達(dá)式；

，則該比值就是平衡常數(shù)，而平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，K值不變，且正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則升溫正向移動，平衡常數(shù)增大；

II.（1）根據(jù)已知信息可列出三段式，計算平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化量，再根據(jù)公式計算速率；

（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；

（3）根據(jù)影響平衡移動的因素進(jìn)行分析。

I.（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高，K值減小，即反應(yīng)逆向移動，而升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)Fe2O3的轉(zhuǎn)化，逐項進(jìn)行分析，

a. 及時吸收或移出CO2，平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，a項正確；

b. 該反應(yīng)前后氣體體積不變，則增大反應(yīng)體系的壓強，平衡不移動，b項錯誤；

c. 催化劑能夠同等程度的加快正逆反應(yīng)速率，不影響平衡移動，c項錯誤；

d. 粉碎礦石，增大接觸面積，只能加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動，d項錯誤；綜上所述可采取的措施為a；

故答案為：放熱；a；

（2）平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，由于Fe和FeO為固體，不能寫在化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中，因此該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為；

因為，則該比值就是平衡常數(shù)，而平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，K值不變，且正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則升溫正向移動，平衡常數(shù)增大，

a. 溫度越高，K越大，生成物濃度越大，反應(yīng)物濃度越小，即c(CO)/c(CO2)增大，a項正確；

b. 該反應(yīng)前后氣體體積不變，增大壓強化學(xué)平衡不移動，即c(CO)/c(CO2)不變，b項錯誤；

c. 充入一定量CO，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，則c(CO)/c(CO2)不變，c項錯誤；

d. 再加入一些鐵粉，平衡不移動，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，d項錯誤；綜上所述，能使平衡時增大的是a；

故答案為：；a；

II.（1）根據(jù)已知信息可列出三段式，

2NH3(g) ＋ CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)

開始（mol/L）0.2 molL-1 0.1 molL-1

轉(zhuǎn)化（mol/L）0.1 molL-1 0.05molL-1

平衡（mol/L）0.1 molL-1 0.05molL-1

則平均反應(yīng)速率；

故答案為：0.02 molL-1min-1

（2）a. 用不同物質(zhì)的反應(yīng)速率表示平衡狀態(tài)時，應(yīng)滿足“一正一逆，系數(shù)之比”，而2υ正(NH3)＝υ逆(H2O)，速率之比不等于物質(zhì)的計量數(shù)之比，a項錯誤；

b. 氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b項正確；

c. NH3和CO2按照系數(shù)之比2:1投料，又按2:1進(jìn)行轉(zhuǎn)化，因此NH3和CO2的比例始終為2:1，保持不變，則NH3和CO2的比例保持不變不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，c項錯誤；

d. 該反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，容器容積不變，因此隨反應(yīng)進(jìn)行，壓強減小，當(dāng)氣體的壓強不再發(fā)生變化時，能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，d項正確；綜上所述，能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是b d；

故答案為：b d；

（3）2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH22(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0），該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱且氣體體積減小的反應(yīng)，工業(yè)上用該反應(yīng)生產(chǎn)尿素時，合適的反應(yīng)條件是低溫高壓，則合適的反應(yīng)條件是a d；

故答案為：a d。