Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構建生態(tài)文明社會具有重要的意義。回答下列問題：

（1）CO可用于高爐煉鐵。

已知：Fe3O4（s）+4CO（g）====3Fe（s）+4CO2（g） △H=akJ·mol-1

3Fe2O3（s）+CO（g）====2Fe3O4 （s）+CO2（g） △H=bkJ·mol-1

則反應Fe2O3（s）+3CO（g）====2Fe（s）+3CO2（g）的△H=____________kJ·mol-1（用含a、b的代數(shù)式表示）

（2）一定條件下，CO2和CO可以互相轉化。某溫度下，在容積為2L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）。

容器	反應物
甲	8molCO2（g）、16molH2（g）
乙	ωmolCO2（g）、xmolH2（g）、ymolCO（g）、zmolH2O（g）

甲容器15min后達到平衡，此時CO2的轉化率為75%。則0~15min內平均反應速率v（H2）= ____________，該溫度下反應的平衡常數(shù)K=____________。欲使平衡后乙容器與甲容器中相同氣體的體積分數(shù)分別相等，則ω、x、y、z需滿足的關系是y=____________，（用含x、w的代數(shù)式表示），且___________。

（3）已知反應C6H5CH2CH3（g）+CO2（g）C6H5CH=CH2（g）+CO（g）+H2O（g） △H。溫度、壓強對乙苯的平衡轉化率的影響如下圖所示：

則該反應的△H___________ 0（填“＞”“＜”或“=”），壓強p1、p2、p3從大到小的順序是___________。

（4）CO可被NO2氧化：CO+NO2CO2+NO。當溫度高于225℃時，反應速率v正=k正·c（CO）·c（NO2）、v逆=k逆·c（CO2）·c（NO），k正、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù)。則k正、k逆與該反應的平衡常數(shù)K之間的關系為K=___________。

Answer 1

【答案】 0.2 molL-1min-1 1.8 x-2w y=z ＞ p1＞p2＞p3

【解析】

（1）由蓋斯定律計算可得；

（2）由題意建立三段式計算反應速率和化學平衡常數(shù)；等效平衡符合變化量之比等于化學計量數(shù)之比；

（3）升高溫度，平衡向吸熱方向移動，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動；

(1) 將已知反應依次編號為①、②，由蓋斯定律①×+②×得到Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g），則△H= kJ·mol-1，故答案為：；

（2）由CO2的轉化率為75%可知，二氧化碳的變化量為4 mol/L×75%=3 mol/L，由題給數(shù)據(jù)可以建立如下三段式：

CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）

起（mol/L） 4 8 0 0

變（mol/L） 3 3 3 3

平（mol/L） 1 5 3 3

0~15min內平均反應速率v（H2）===0.2 molL-1min-1；反應的平衡常數(shù)K===1.8；平衡后乙容器與甲容器中相同氣體的體積分數(shù)分別相等，則甲乙為等效平衡，需滿足(w-y):(x-y)=8:16，由變化量之比等于化學計量數(shù)之比可得：（8—ω）：（16—x）：y：z=1:1:1:1，解關系式可知y=z，y= x—2w，故答案為：0.2 molL-1min-1；1.8；x—2w；y=z；

（3）由圖可知，溫度越高、乙苯的平衡轉化率越大，說明平衡向正反應方向移動，則△H>0；該反應是一個氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡向逆反應方向移動，則p1>p2>p3，故答案為：>；p1>p2>p3；

（4）反應達平衡時必然有v正=v逆，即k正·c(CO)·c(NO2)=k逆·c(CO2)·c(NO)，則 =k，故答案為：。