Question

我國是個(gè)鋼鐵大國,鋼鐵產(chǎn)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(yīng)：Fe₂O₃(s)+ 3CO(g)  2Fe(s)+ 3CO₂(g),ΔH＝______ kJ·mol^-1.

Ⅱ. 反應(yīng) Fe₂O₃(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO₂(g)在1000℃的平衡常數(shù)等于4.在一個(gè)容積為10L的密閉容器中,1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol,反應(yīng)經(jīng)過l0min后達(dá)到平衡.

（1）CO的平衡轉(zhuǎn)化率=____________.

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

a．提高反應(yīng)溫度

b．增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)

c．選取合適的催化劑

d．及時(shí)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(chǎn)生的廢氣中的CO可進(jìn)行回收,使其在一定條件下和H₂反應(yīng)制備甲醇:

CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g).請根據(jù)圖示回答下列問題:

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

（2）若在溫度和容器相同的三個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測得反應(yīng)達(dá)到平衡吋的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器	反應(yīng)物投入的量	反應(yīng)物的 轉(zhuǎn)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(guān)系正確的是________.

A．c₁=c₂

B．2Q₁=Q₃

C．2a₁=a₃

D．a(chǎn)₁ +a₂ =1

E．該反應(yīng)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(dá)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(yīng)向________(填“正”、“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng).

（4）甲醇可與氧氣構(gòu)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(fù)極反應(yīng)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(gè)1分，有錯(cuò)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(jù)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(yīng)，乙從右向左反應(yīng)，最終產(chǎn)物的濃度相等，故A項(xiàng)、D項(xiàng)正確；2mol CO和4mol H₂等效于2mol CH₃OH，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以B項(xiàng)、C項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)閍₁ +a₂ =1，甲容器與乙容器的逆反應(yīng)相當(dāng)于生成1mol CH₃OH，所以若生成1mol CH₃OH，則放出(Q₁+Q₂)kJ熱量，E項(xiàng)正確。

（3）反應(yīng)前l(fā) molCO、2molH₂和1molCH₃OH的平均摩爾質(zhì)量為（1mol×28g/mol+2mol×2g/mol+1mol×32g/mol）÷4mol=16g/mol，達(dá)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(shí)平均摩爾質(zhì)量為29g/mol×1.6=46.4g/mol，說明反應(yīng)向平均摩爾質(zhì)量增大的方向即正反應(yīng)方向移動(dòng)。

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

考點(diǎn)：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的應(yīng)用、電極方程式的書寫。