Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用具有重要的社會意義.回答下列問題：

I.CO可用于高爐煉鐵，已知：

Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2 (g) △H1=akJ/mol

3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2 (g) △ H2=bkJ/mol

則反應Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)++3CO2 (g)的△H=______kJ/mol

Ⅱ.—定條件下，CO2和CO可以互相轉化

(1)某溫度下，在容積為2 L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應物發(fā)生反應：

CO2 (g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)

甲容器15 min后達到平衡，此時CO2的轉化率為75%。則015 min內平均反應速率_______，此條件下該反應的平衡常數K= ____。欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，則w、x、y、z需滿足的關系是: y____z(填或“＞”“＜”“ = ”)，且y=_________(用含的等式表示)。

(2)研究表明，溫度、壓強對反應“C6H5CH2CH3 (g)+CO2(g) C6H5CH=CH2(g)+CO(g) + H2O(g)”中乙苯的平衡轉化率影響如圖所示：

則△H_____(填“>”、“<”或“ = ”)，壓強p1、p2、p3從大到小的順序是_____。

(3)CO可被NO2氧化:CO+NO2 =CO2+ NO。當溫度高于225℃時，反應速率正=k正 c(CO) c(NO2), 逆=k逆 c(CO2) c(NO), k正、k逆分別為正、逆反應速率常數。在上述溫度范圍內， k正、k逆與該反應的平衡常數K之間的關系為___________。

Answer 1

【答案】(2a+b)/3 0.2mol/(L·min) 1.8 = x-2ω > p1> p2> p3 k正/k逆=K

【解析】

Ⅰ、利用蓋斯定律求反應熱；Ⅱ、利用三段式結合方程式計算；根據外界條件對反應速率和平衡常數的影響分析解答；根據反應速率表達式結合平衡常數表達式解答。

Ⅰ、(1)反應Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)等于反應①×(2/3)＋反應②×(1/3)，△H=△H1×(2/3)＋△H2×(1/3)=(2a+b)/3；

Ⅱ、(1)CO2轉化率為75%，則消耗的CO2的物質的量為8mol×75%=6mol，體積為2L，轉化的濃度為3mol·L－1。則

CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

開始的濃度 4 8 0 0

轉化的濃度 3 3 3 3

平衡時的濃度 1 5 3 3

用時為15min，反應速率；

平衡常數。

乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，甲中反應正向進行，生成的CO和H2O相同，則乙不管是正向進行還是逆向進行，CO和H2O的物質的量必須相等，y=z。乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，對于前后體積相等的反應，各反應物要成比例。在甲中CO2和H2的比例為1：2，則將乙中的CO和H2完全轉化為CO2和H2，乙中CO2的物質的量為ω+y，H2的物質的量為x+y。，則y=x-2ω；

(2)看圖像中曲線，隨著溫度的升高，乙苯的轉化率升高，說明升高溫度，平衡正向移動。根據所學，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，正反應為吸熱反應，則△H>0。在同一溫度下，可以發(fā)現p3時，乙苯的轉化率最高。該反應為氣體體積增大的反應，增大壓強，平衡向氣體體積減小的反應移動，為逆反應方向，乙苯的轉化率降低。說明p3表示的壓強最小，則得到其關系為p1>p2>p3；

(3)達到化學平衡是正反應速率等于逆反應速率，正=逆，即k正c(CO)c(NO2)=k逆c(CO2)c(NO)。平衡常數K的表示為。轉變形式有，則k正/k逆=K。