Question

【題目】科學家積極探索新技術對CO2進行綜合利用。

Ⅰ．CO2可用FeO吸收獲得H2。

i. 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=－76.0 kJ·mol－1

ⅱ. C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2= +113.4 kJ·mol－1

（1）3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=_________。

（2）在反應i中，每放出38.0 kJ熱量，有______gFeO被氧化。

Ⅱ．CO2可用來生產(chǎn)燃料甲醇。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發(fā)生反應：測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

（3）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)＝___________________ mol·(L·min) －1。

（4）氫氣的轉(zhuǎn)化率＝________________________。

（5）該反應的平衡常數(shù)為__________________________ (保留小數(shù)點后2位)。

（6）下列措施中能使平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________________。

A．升高溫度 B．充入He(g)，使體系壓強增大

C．再充入1 mol H2 D．將H2O(g)從體系中分離出去

（7）當反應達到平衡時，H2的物質(zhì)的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應再一次達到平衡后，H2的物質(zhì)的量濃度為c2，則c1________c2的關系(填“＞”、“＜”或“＝”)。

III．CO2可用堿溶液吸收獲得相應的原料。

利用100 mL 3 mol·L—1NaOH溶液吸收4.48 LCO2(標準狀況)，得到吸收液。

（8）該吸收液中離子濃度的大小排序為___________________。將該吸收液蒸干，灼燒至恒重，所得固體的成分是_________(填化學式)。

Answer 1

【答案】 +18.7 kJ·mol—1 144 0.225 75% 5.33 CD ＜ c(Na+)＞c(HCO3—)＞c(CO32—)＞c(OH—)＞c(H+) Na2CO3

【解析】

Ⅰ．（1）i. 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=－76.0 kJ·mol－1

ⅱ. C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2= +113.4 kJ·mol－1

兩熱化學方程式相加除以2得：3FeO（s）+H2O（g）=Fe3O4（s）+H2（g）△H=（-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol）÷2=+18.7kJ/mol；（2）6FeO（s）+CO2（g）═2Fe3O4（s）+C（g）△H=-76.0kJmol-1該反應中每生成6molFeO參與反應則有4molFeO被氧化，故在反應i中，每放出38.0 kJ熱量，有=144gFeO被氧化；（3）根據(jù)圖像可知，平衡時，甲醇的濃度變化量是0.75mol/L，所以氫氣濃度的變化量就是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，則氫氣的反應速率是2.25mol/L÷10min＝0.225mol/(L·min)；

（4）反應前氫氣的濃度是3mol/L，所以平衡時氫氣的濃度是3mol/L－2.25mol/L＝0.75mol/L，氫氣的轉(zhuǎn)化率＝；（5）此時，則該反應的平衡常數(shù)K＝；（6）要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應使平衡向正反應方向移動，A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則n（CH3OH）/n（CO2）減小，選項A錯誤；B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH3OH）/n（CO2）不變，選項B錯誤；C．再充入1molH2，反應物的濃度增大，平衡向正反應方向移動，n（CH3OH）增大，n（CO2）減小，則n（CH3OH）/n（CO2）增大，選項C正確； D．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，n（CH3OH）/n（CO2）增大，選項D正確； 答案選CD；（7）若是恒容密閉容器、反應后整個體系的壓強比之前來說減小了，加入氫氣雖然正向移動，平衡移動的結(jié)果是減弱這種改變，而不能消除這種改變，即雖然平衡正向移動，氫氣的物質(zhì)的量在增加后的基礎上減小，但是CO2（g）濃度較小、CH3OH（g） 濃度增大、H2O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變達到平衡時H2的物質(zhì)的量濃度與加氫氣之前相比一定增大，故c1＜c2；（8）實驗室中常用NaOH溶液來進行洗氣和提純，當100mL 3mol/L的NaOH溶液吸收標準狀況下4.48L CO2時，所得溶液為等濃度的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合液，水解顯堿性，且碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，各離子濃度由大到小的順序為c(Na+)＞c(HCO3—)＞c(CO32—)＞c(OH—)＞c(H+)；將該吸收液蒸干，灼燒至恒重，由于碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉，故所得固體的成分是Na2CO3。