Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

（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的熱化學方程式為___________________________

（2）某實驗將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：

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

測得CH3OH的物質的量隨時間變化如圖所示，回答問題：

①該反應的平衡常數(shù)表達式K=_______________；

②曲線Ⅰ、Ⅱ對應的平衡常數(shù)大小關系為：KⅠ_________KⅡ（填“＞”、“＝”或“＜”)。

③下列措施中能增大CO2轉化率的是____________。（填序號）

A．升高溫度	B．充入He(g)使體系壓強增大
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時刻反應一定處于平衡狀態(tài)的是__________。（填序號）

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)蓋斯定律計算反應熱；根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征和平衡移動原理分析與化學平衡相關的問題。

（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到達平衡時間小于I，說明II反應速率大于I，故TⅡ＞TⅠ，由于正反應是放熱反應，平衡時II中CH3OH的物質的量小于I，平衡向逆反應方向移動，導致化學平衡常數(shù)越小，所以KⅠ＞KⅡ；

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

B．充入He（g）使體系壓強增大，但各組分的濃度不變，平衡不移動，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，二氧化碳的轉化率變大，故C選；

D．再充入一定量CO2，平衡正向移動，但本身的轉化率減少，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)的標志；

B、該反應前后氣體的分子數(shù)有變化，故氣體的平均摩爾質量是變量，當其不變時，說明各物質的量不變，B可說明反應達平衡狀態(tài)；

C、該反應前后氣體的分子數(shù)有變化，故壓強是變量，當其不變時，說明各物質的量不變，C可說明反應達平衡狀態(tài)；

D、氣體的密度始終不變，所以D不能做平衡狀態(tài)的標志；

故選BC。