Question

6．研究CO₂的利用對促進低碳社會的構建具有重要意義．
（1）將CO₂與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等．
已知①Fe₂O₃（s）+3C（石墨，s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
則CO氣體還原Fe₂O₃（s）的熱化學方程式為Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1．
（2）將CO₂轉化為甲醇的熱化學方程式為CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0.850℃時，
該反應的平衡常數(shù)K=1．
①該反應的平衡常數(shù)表達式為k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②若反應的容器容積為2.0L，反應進行4.0min時，容器內氣體的物質的量減少了0，8mol，這段時間內υ（CO₂）=0.05mol•L^-1•min^-1．
③850℃時，若向1.0L的密閉容器中同時充入3.0molCO₂（g）、1.0mol H₂（g）、1.0mol CH₃OH（g）和
5.0mol H₂O（g），上述反應向逆反應（填“正反應”或“逆反應”）方向進行．
④若上述反應的平衡常數(shù)K值增大，該反應ad（填序號）．
a．一定下正反應方向移動                     b．一定下逆反應方向移動
c．在平衡移動過程中正反應速率先增大后減小   d．在平衡移動過程中逆反應速率先減小后增大．

Answer 1

分析 （1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式，①-②×3得到所需熱化學方程式；
（2）①據CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）此方程式，故k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②據v=$\frac{△c}{△t}$進行計算；
③用濃度計算此時濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較判斷反應進行方向；
④平衡常數(shù)K值增大即平衡向正反應方向移動或者平衡移動過程中逆反應速率先減小后增大．

解答 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
依據蓋斯定律①-②×3得到熱化學方程式為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1，
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1；
（2）①據CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）此方程式，故k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
故答案為：k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）～△v=2mol
     1                                                                           2
     0.4                                                                         0.8
故△n（CO₂）=0.4mol，υ（CO₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{4min}$=0.05 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.05 mol•L^-1•min^-1；
③此時濃度商Qc=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1mol}{1L}×\frac{5mol}{1L}}{\frac{3mol}{1L}×（\frac{1mol}{1L}）^{3}}$=$\frac{5}{3}＞1$，故反應向逆反應進行，
故答案為：逆反應；
④平衡常數(shù)K值增大即平衡向正反應方向移動或者平衡移動過程中逆反應速率先減小后增大，
故答案為：ad．

點評 本題考查熱化學方程式的書寫，化學反應速率的計算，化學平衡的計算及移動，難度中等，注意掌握平衡常數(shù)的書寫與用途．