Question

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

I.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=bkJ/mol

則反應Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=_________kJ/mol(用含a、b的代數式表示)

Ⅱ.一定條件下，CO2和CO可以互相轉化。

（1）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生反應：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(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)= _________，此條件下該反應的平衡常數K=_________。

欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，則ω、x、y、z需滿足的關系是_________，且_________ (用含y的等式表示)。

（2）研究表明，溫度、壓強對反應“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g) C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g) △H”中乙苯的平衡轉化率影響如下圖所示：

則△H_________ 0(填“>”“<”或“=”)，壓強p1、p 2、p3從大到小的順序是_________。

（3）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。在上述溫度范圍內，k正、k逆與該反應的平衡常數K之間的關系為_________。

Answer 1

【答案】（b+2a）/3 0.2mol·L－1·min－1 1.8 x=2w+y z=y > p1>p2>p3 k=k正/k逆

【解析】

Ⅰ.根據蓋斯定律△H3=（△H1+2△H2）/3；

Ⅱ（1）v(H2)=△c/△t；由K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·n(H2)計算平衡常數；

欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等，則ω、x、y、z需滿足的關系(w-y):(x-y)=8:16即x=2w+y且z=y；

（2）壓強越大,乙苯的平衡轉化率越小；

（3）達平衡時v正=v逆，即k正·c(CO)·c(NO2)=k逆·c(CO2)·c(NO)，由此計算。

Ⅰ.根據蓋斯定律△H3=（△H1+2△H2）/3=（b+2a）/3kJ/mol；

Ⅱ（1）v(H2)=8molx75%/(2L×15min)=0.2mol/(L·min)。

反應8mol×75%=6 mol CO2,則平衡時n(CO)=n(H2O)=6mol，n(CO2)=8 mol-6 mol=2 mol, n(H2)=16 mol-6 mol=10 mol，K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·n(H2)=6molx6mol/(2mol×10mol)=l.8.

要使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數相等,需滿足(w-y):(x-y)=8:16即x=2w+y且z=y；

（2）溫度越高、乙苯的平街轉化率越大,表明△H>0；該反應的△n氣>0，則壓強越大,乙苯的平衡轉化率越小,故p1>p2>p3；

（3）達平衡時v正=v逆，即k正·c(CO)·c(NO2)=k逆·c(CO2)·c(NO)，故k正/k逆=c(CO2)·c(NO)/c(CO)·c(NO2)=k