Question

我國是個鋼鐵大國,鋼鐵產量為世界第一,高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法.

I. 已知：2CO(g)+ O₂(g)＝2CO₂(g),ΔH＝-566 kJ·mol^-1

2Fe(s)+ O₂(g)＝Fe₂O₃(s),ΔH＝-825.5 kJ·mol^-1

反應：Fe₂O₃(s)+ 3CO(g)  2Fe(s)+ 3CO₂(g),ΔH＝______ kJ·mol^-1.

Ⅱ. 反應 Fe₂O₃(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO₂(g)在1000℃的平衡常數等于4.在一個容積為10L的密閉容器中,1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol,反應經過l0min后達到平衡.

（1）CO的平衡轉化率=____________.

（2）欲提高CO的平衡轉化率,促進Fe₂O₃的轉化,可采取的措施是________.

a．提高反應溫度

b．增大反應體系的壓強

c．選取合適的催化劑

d．及時吸收或移出部分CO₂

e．粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸

Ⅲ.高爐煉鐵產生的廢氣中的CO可進行回收,使其在一定條件下和H₂反應制備甲醇:

CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g).請根據圖示回答下列問題:

（1）從反應開始到平衡,用H₂濃度變化表示平均反應速率v(H₂)=________.

（2）若在溫度和容器相同的三個密閉容器中,按不同方式投入反應物,測得反應達到平衡吋的有關數據如下表：

容器	反應物投入的量	反應物的 轉化率	CH3OH的濃度	能量變化 (Q1、Q2、Q3均大于0)
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ熱量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ熱量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ熱量

 

則下列關系正確的是________.

A．c₁=c₂

B．2Q₁=Q₃

C．2a₁=a₃

D．a₁ +a₂ =1

E．該反應若生成1mol CH₃OH，則放出(Q₁+Q₂)kJ熱量

（3）若在一體積可變的密閉容器中充入l molCO、2molH₂和1molCH₃OH,達到平衡吋測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍,則該反應向________(填“正”、“逆”)反應方向移動.

（4）甲醇可與氧氣構成燃料電池,該電池用多孔的惰性電極浸入濃氫氧化鉀溶液,寫出該電池的負極反應式______________________.

 

Answer 1

【答案】

I．-23.5（2分）

Ⅱ．（1）60％（2分）          （2）d（2分）

Ⅲ．（1）0.15mol/(L·min) （2分）     （2） A  D  E (3分，每個1分，有錯選不得分)

（3）正 （2分）

（4）CH₃OH + 8OH^- - 6e^- ＝ CO₃^2- + 6H₂O. （2分）

【解析】

試題分析：I．根據蓋斯定律可得：∆H=3/2∆H₁-∆H₂=-23.5kJ•mol‾¹。

Ⅱ．（1）v(H₂)=2v(CH₃OH)=2×0.75mol/L÷10min=0.15mol/(L·min)

（2）A、1mol CO和2mol H₂與1mol CH₃OH等效，甲從左向右反應，乙從右向左反應，最終產物的濃度相等，故A項、D項正確；2mol CO和4mol H₂等效于2mol CH₃OH，壓強增大，平衡向正反應方向移動，所以B項、C項錯誤；因為a₁ +a₂ =1，甲容器與乙容器的逆反應相當于生成1mol CH₃OH，所以若生成1mol CH₃OH，則放出(Q₁+Q₂)kJ熱量，E項正確。

（3）反應前l molCO、2molH₂和1molCH₃OH的平均摩爾質量為（1mol×28g/mol+2mol×2g/mol+1mol×32g/mol）÷4mol=16g/mol，達到平衡吋測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍,則平衡時平均摩爾質量為29g/mol×1.6=46.4g/mol，說明反應向平均摩爾質量增大的方向即正反應方向移動。

（4）甲醇在負極反應，在堿性條件下生成CO₃²‾，根據C元素的化合價變化配平可得電極方程式。

考點：本題考查蓋斯定律的應用、反應速率的計算、化學平衡的應用、電極方程式的書寫。