Question

【題目】“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視，已知煤、甲烷等可以與水蒸氣反應生成以CO和H2為主的合成氣，合成氣有廣泛應用．試回答下列問題：

(1)高爐煉鐵是CO氣體的重要用途之一，其基本反應為：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H＞0。已知在1100°C時，該反應的化學平衡常數K=0.263。

①溫度升高，平衡移動后達到新平衡，此時平衡常數值____(填“增大”“減小”“不變”)；

②1100°C時測得高爐中，c(CO2)=0.025mol·L﹣1，c(CO)=0.1mol·L﹣1，則在這種情況下，該反應這一時刻向_______進行(填“左”或“右”)。

(2)目前工業(yè)上也可用CO2來生產燃料甲醇CH3OH，有關反應為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，△H=﹣49.0KJmol﹣1，某溫度下，向體積為1L恒容密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，反應過程中測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示．

①反應開始至平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)=______，CO2的轉化率為_____；該溫度下上述反應的平衡常數K=_____(分數表示)；

②反應達到平衡后，下列能使的值增大的措施是______(填符號)。

a．升高溫度 b．再充入H2 c．再充入CO2 d．將H2O(g)從體系中分離 e．充入He(g)

③有人提出，可以設計反應2CO(g)=2C(s)+O2(g) (△H＞0)來消除CO的污染，請你判斷上述反應是否能自發(fā)進行并說明理由________。

Answer 1

【答案】增大 右 0.225 mol·（L·min）-1 75% L2/mol2 bd 不能，因為該反應的△H＞0，△S<O △H-T△S＞0，不能自發(fā)進行

【解析】

（1）①由于該反應的正反應是吸熱反應，所以溫度升高，化學平衡正向移動，達到新的平衡時平衡常數K值增大；②1 100 ℃時測得高爐中，c(CO2)=0.025 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，則濃度熵Q= c(CO2)÷c(CO)=0.025 mol·L-1÷0.1 mol·L-1=0.25<0.263=K，所以在這種情況下，該反應向正反應方向移動；故答案為：增大；右；

（2）①根據圖像可知：從反應開始到衡，V(CO2)=0.75mol/L÷10min=0.075mol/(L·min)，V(H2)=3V(CO2)= 0.225mol/(L·min)；CO2的轉化率為 ×100%＝75%；平衡時氫氣、二氧化碳、甲醇和水蒸氣的物質的量濃度分別是0.75mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L，所以該溫度下上述反應的平衡常數K＝；故答案為：0.225 mol·（L·min）-1；；75%；L2/mol2；

②a．升高溫度，平衡逆向移動，減小，a錯誤；b．再充入H2使平衡正向移動， 增大，b正確；c．再充入CO2 平衡正向移動，但是Δc(CO2) 大于Δc(CH3OH)， 比值減小，c錯誤；d．將H2O（g）從體系中分離，平衡正向移動，比值增大，d正確；E．充入He（g），平衡不移動，比值不改變，e錯誤，答案選bd。

③由于該反應的△H＞0，△S＜O，△H-T△S＞0，所以不能自發(fā)進行。故答案為：不能，因為該反應的△H＞0，△S<O △H-T△S＞0，不能自發(fā)進行。