Question

【題目】研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)物發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）。

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

甲容器15min后達(dá)到平衡，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為75%。則0~15min內(nèi)平均反應(yīng)速率v（H2）= ____________，該溫度下反應(yīng)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?jǐn)?shù)分別相等，則ω、x、y、z需滿足的關(guān)系是y=____________，（用含x、w的代數(shù)式表示），且___________。

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

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

（4）CO可被NO2氧化：CO+NO2CO2+NO。當(dāng)溫度高于225℃時(shí)，反應(yīng)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(yīng)速率常數(shù)。則k正、k逆與該反應(yīng)的平衡常數(shù)K之間的關(guān)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(jì)算可得；

（2）由題意建立三段式計(jì)算反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)；等效平衡符合變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；

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

(1) 將已知反應(yīng)依次編號(hào)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(zhuǎn)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(nèi)平均反應(yīng)速率v（H2）===0.2 molL-1min-1；反應(yīng)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?jǐn)?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(xué)計(jì)量數(shù)之比可得：（8—ω）：（16—x）：y：z=1:1:1:1，解關(guān)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(zhuǎn)化率越大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則△H>0；該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則p1>p2>p3，故答案為：>；p1>p2>p3；

（4）反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)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：。