Question

【題目】紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)是重要的化工原料，工業上用鉻鐵礦(主要成分是FeO·Cr2O3)制備紅礬鈉的過程中會發生如下反應：4FeO(s)＋4Cr2O3(s)＋8Na2CO3(s)＋7O2(g) 8Na2CrO4(s)＋2Fe2O3(s)＋8CO2(g)　ΔH<0

(1)請寫出上述反應的化學平衡常數表達式：K＝__________________。

(2)圖1、圖2表示上述反應在t1時達到平衡、在t2時因改變某個條件而發生變化的曲線。由圖1判斷，反應進行至t2時，曲線發生變化的原因是___________________(用文字表達)；由圖2判斷，t2到t3的曲線變化的原因可能是________(填寫序號)。

a．升高溫度 b．加催化劑 c．通入O2 d．縮小容器體積

(3)工業上可用上述反應中的副產物CO2來生產甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。

①已知該反應能自發進行，則下列圖像正確的是___________。

②在T1溫度時，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉容器中，反應達到平衡后，CO2轉化率為α，則容器內平衡時的壓強與起始壓強之比為________。

Answer 1

【答案】 對平衡體系降溫，平衡正向移動，CO2濃度增大，O2濃度減小 b AC (1－0.5α)∶1

【解析】（1）4FeO(s)+4Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2(g)的化學平衡常數表達式K=。

（2）圖1中t2時改變條件瞬間，CO2濃度增大，O2濃度減小，由4FeO(s)＋4Cr2O3(s)＋8Na2CO3(s)＋7O2(g) 8Na2CrO4(s)＋2Fe2O3(s)＋8CO2(g)　ΔH<0知體系為放熱反應，不能是改變濃度或改變壓強，而后平衡正向移動，正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動；圖2中t2到t3的曲線變化說明平衡沒有移動，只是反應速率加快，正反應為氣體體積增大的放熱反應，應是使用催化劑；所以選b。

（3）①反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)是熵減小的反應，△H﹣T△S＜0能夠自發進行，則正反應為放熱反應；A.升溫平衡逆向移動，平衡常數隨溫度的升高而減小，故A正確；

B.升溫化學反應速率加快，故B錯誤；C.達平衡后再升溫，平衡逆向移動，甲醇濃度減小，故C正確；D.達平衡后再升溫，平衡逆向移動，氫氣體積分數增大，故D錯誤；故答案為AC。

②反應達到平衡后，若CO2轉化率為a，則：

根據相同條件下氣體的壓強之比等于物質的量之比，即(1-a+3-3a+a+a):(1+3)=(1-0.5a):1。