Question

【題目】研究和深度開發CO、CO2的應用具有重要的社會意義。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) △H1= a kJ/mol

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

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

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

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內用二氧化碳表示平均反應速率v（CO2）=_______，計算此條件下該反應的平衡常數K= __________。

（3）捕碳技術是指從空氣中捕獲二氧化碳的各種科學技術的統稱。目前NH3和(NH4)2CO3等物質已經被用作工業捕碳劑。

①下列物質中不可能作為CO2捕獲劑的是___________。

A．Na2CO3 B．NaOH C．CH3CH2OH D．NH4Cl

②用(NH4)2CO3捕碳的反應：(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，經過相同時間測得CO2氣體濃度，得到趨勢圖：

I. c點的逆反應速率和d點的正反應速率的大小關系為

Ｖ逆c _____Ｖ正d (填“＞”、“＝”或“＜”)

II. b、c、d三點的平衡常數K b 、K c、 Kd 從大到小的順序為_______。(填“＞”、“＝”或“＜”)

III．T3～T4溫度區間，容器內CO2氣體濃度呈現增大的變化趨勢，其原因是____________。

Answer 1

【答案】(2a+b)/3 0.2 mol/(L·min) 1.8 CD ＜ K b＞K c ＞Kd T3-T4 區間，化學反應已達到平衡，由于正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，所以不利于 CO2 的捕獲

【解析】

(1)根據蓋斯定律分析解答；

(2)甲容器15min后達到平衡，此時CO2的轉化率為75%，則轉化CO2為8mol×75%=6mol，根據三段式分析計算；

(3)①具有堿性的物質能反應二氧化碳反應，能夠捕獲CO2；②c點是平衡點，正逆反應速率相同，根據溫度對化學反應速率和平衡的影響分析解答。

(1)①Fe3O4(s)+4CO(g)═3Fe(s)+4CO2(g)△H1=akJ/mol，②3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H2=bkJ/mol，根據蓋斯定律：可得Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)，故△H3==kJ/mol，故答案為：；

(2)甲容器15min后達到平衡，此時CO2的轉化率為75%，則轉化CO2為8mol×75%=6mol，列三段式：

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

起始(mol/L)：4 8 0 0

轉化(mol/L)：3 3 3 3

平衡(mol/L)：1 5 3 3

則0～15min內平均反應速率v(CO2)==0.2mol/(Lmin)；此條件下該反應的平衡常數K==1.8，故答案為：0.2mol/(Lmin)；1.8；

(3)①A．Na2CO3 和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，故A不符合；B．NaOH顯堿性，可以吸收二氧化碳，故B不符合；C．CH3CH2OH 為中性分子不能和二氧化碳反應，不能吸收二氧化碳，故C符合；D．NH4Cl溶液顯酸性，不能吸收二氧化碳，故D符合，故答案為：CD；

②I.溫度越高，反應速率越快，d點溫度高，則c點的逆反應速率和d點的正反應速率的大小關系為V逆c＜V正d，故答案為：＜；

II.根據圖像，溫度為T3時反應達平衡，此后溫度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移動，說明反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，平衡常數減小，Kb＞Kc＞Kd，故答案為：Kb＞Kc＞Kd；

III．T3-T4區間，化學反應已達到平衡，由于正反應是放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，不利于CO2的捕獲，所以容器內CO2氣體濃度呈現增大的變化趨勢，故答案為： T3-T4區間，化學反應已達到平衡，由于正反應是放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，不利于CO2的捕獲。