Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)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= a kJ/mol

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

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

II、某溫度下，在容積為2 L的密閉容器甲中投入8molCO2(g)、16molH2(g)發(fā)生反應(yīng)：

CO2 (g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 甲容器15 min后達到平衡，此時CO2的轉(zhuǎn)化率為75%。則015 min內(nèi)用二氧化碳表示平均反應(yīng)速率v（CO2）= _________________，計算此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= _________________。

III、捕碳技術(shù)是指從空氣中捕獲二氧化碳的各種科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。目前NH3和(NH4)2CO3等物質(zhì)已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑。

（1）下列物質(zhì)中不可能作為CO2捕獲劑的是___________。

A.Na2CO3 B.NaOH C.CH3CH2OH D.NH4Cl

（2）用(NH4)2CO3捕碳的反應(yīng)：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響，將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO2氣體，保持其它初始實驗條件不變，分別在不同溫度下，經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度，得到趨勢圖：

①c點的逆反應(yīng)速率和d點的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為Ｖ逆c _____Ｖ正d (填“＞”、“＝”或“＜”)

②b、c、d三點的平衡常數(shù)K b 、K c、 Kd 從大到小的順序為 ________________________________。

Answer 1

【答案】(2a+b)/3 0.2mol/(L·min) 1.8 C D < K b＞K c ＞Kd

【解析】

I、CO可用于高爐煉鐵，已知：①Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2 (g) △H1= a kJ/mol，②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol，則1/3[①+②]得反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 (g)的△H= (2a+b)/3kJ/mol;答案：(2a+b)/3；

II、①設(shè)反應(yīng)的CO2為Xmol，

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

起始量（mol/L）4 8 0 0

變化量（mol/L）X X X X

平衡量（mol/L）4-X 8-X X X

由15min后達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為75%，所以=75%,所以X=3mol/L， 015 min CO2平均反應(yīng)速率為v(CO2)= 3mol/L15min= 0.2mol/(L·min)；

②上述條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=32(15)=1.8；

答案：0.2mol/(L·min) ；1.8。

III、根據(jù)捕碳技術(shù)是指從空氣中捕獲二氧化碳的各種科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。A.Na2CO3、B.NaOH均能和CO2反應(yīng)，可以用作工業(yè)捕碳劑，而C.CH3CH2OH、D.NH4Cl均不能和CO2反應(yīng)，故不可以用作工業(yè)捕碳劑。所以答案：C、D；

（2）由圖像可知，c點曲線出現(xiàn)折點，c點前半段，由于為溫度低，化學(xué)反應(yīng)速率慢，在此時間沒有平衡，因此一直在正向移動，CO2的濃度降低；c點后半段，由于溫度高，反應(yīng)在此時間內(nèi)達到平衡，因此后判斷變化趨勢，體現(xiàn)了溫度對平衡移動的影響，溫度升高，CO2的濃度升高，逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。①c點和d點，均處于平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越大，則c點處的正逆反應(yīng)速率小于d點處的正逆反應(yīng)速率，則有Ｖ逆c <Ｖ正d；

②根據(jù)圖像該化學(xué)反應(yīng)隨溫度的升高，平衡逆向移動，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，b、c、d三點溫度逐漸升高，所以b、c、d三點的平衡常數(shù)K b >K c>Kd ，所以答案：K b＞K c ＞Kd。