Question

13．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）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
C（石墨）+CO₂（g）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
則CO還原Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式為Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1
（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）△H=-49.0kJ•mol^-1
測(cè)得CH₃OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如右圖所示，回答問題：
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為：K_Ⅰ＞K_Ⅱ（填“＞”、“=”或“＜”）．
③下列措施中能增大CO₂轉(zhuǎn)化率的是C．（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下列圖象正確且能表明在t時(shí)刻反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的是BC．（填序號(hào)）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，①-②×3得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）①平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②II平衡時(shí)間小于I，說明II反應(yīng)速率大于I，且平衡時(shí)II中CH₃OH的物質(zhì)的量小于I，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則只能是升高溫度，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小；
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；
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)；
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；     
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；
④A、平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
B、氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，說明各物質(zhì)的量不變；
C、壓強(qiáng)不變說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)；
D、氣體的密度始終不變．

解答 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-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 kJ•mol^-1；
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）可知，K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②II平衡時(shí)間小于I，說明II反應(yīng)速率大于I，且平衡時(shí)II中CH₃OH的物質(zhì)的量小于I，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則只能是升高溫度，即II的溫度大于I，溫度越高，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K_Ⅰ＞K_Ⅱ，故答案為：＞；
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，所以不能做平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故錯(cuò)誤；
B、氣體的平均摩爾質(zhì)量不變，說明各物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
C、壓強(qiáng)不變說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
D、氣體的密度始終不變，所以不能做平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故錯(cuò)誤；故選BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡常數(shù)的含義和化學(xué)平衡移動(dòng)影響因素即可解答，注意③中增大二氧化碳濃度，平衡雖然向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，比較容易．