Question

13．碳單質(zhì)在工業(yè)上有多種用途．
（1）焦炭可用于制取水煤氣．測(cè)得12g 碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了131.6kJ熱量．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ•mol^-1．
（2）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無(wú)雜質(zhì)），生成氣體E和F．當(dāng)溫度分別在T₁和T₂時(shí)，測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量如下表：

物質(zhì) T/℃n/mol	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.100	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù)，寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式C+2NO?N₂+CO₂．
②上述反應(yīng)T₁℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₁，T₂℃時(shí)的平衡常數(shù)為K₂．
Ⅰ．計(jì)算K₁=$\frac{9}{16}$．
Ⅱ．根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關(guān)系是（填序號(hào)）ab．
a．T₁＞T₂         b．T₁＜T₂        c．無(wú)法比較
③在T₁溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列措施不能改變NO的轉(zhuǎn)化率的是ab．
a．增大c（NO）     b．增大壓強(qiáng)      c．升高溫度      d．移去部分F
（3）工業(yè)上可用焦炭冶煉金屬．若0.5mol碳完全與赤鐵礦（Fe₂O₃）反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時(shí)生成2種常見氣體CO和CO₂，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是5C+3Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO₂↑+CO↑+6Fe．

Answer 1

分析 （1）12g碳的物質(zhì)的量為1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，據(jù)此結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫原則進(jìn)行書寫；
（2）、①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②Ⅰ、計(jì)算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
③根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析解答，
a．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動(dòng)；
b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)；
c．反應(yīng)移動(dòng)存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動(dòng)；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)；
（3）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時(shí)生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)C原子守恒有x+y=0.5，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有4x+2y=0.6×3，聯(lián)立計(jì)算x、y的值，確定CO₂、CO的系數(shù)關(guān)系，配平書寫方程式．

解答 解：（1）12g碳的物質(zhì)的量為1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ•mol^-1；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②Ⅰ、平衡時(shí)c（NO）=$\frac{0.04mol}{2L}$=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=$\frac{0.03mol}{2L}$=0.015mol/L，故T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K₁=$\frac{0.015×0.015}{0.0{2}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，故答案為：$\frac{9}{16}$；
Ⅱ、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，由于正反應(yīng)是吸熱，還是放熱不確定，無(wú)法判斷溫度變化，故答案為：c；
③a．增大c（NO），相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故a符合；
b．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，故b符合；
c．反應(yīng)移動(dòng)存在熱效應(yīng)，升高溫度，平衡一定移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率一定變化，故c不符合；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，故d不符合；
故答案為：ab；
（3）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應(yīng)，得到0.6mol鐵，同時(shí)生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)C原子守恒有x+y=0.5，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有4x+2y=0.6×3，聯(lián)立解得x=0.4、y=0.1，CO₂、CO的系數(shù)為4：1，故該反應(yīng)的方程式為：5C+3Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO₂↑+CO↑+6Fe，
故答案為：5C+3Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO₂↑+CO↑+6Fe．

點(diǎn)評(píng) 考查平衡常數(shù)及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、平衡的移動(dòng)等，難度中等，（3）中關(guān)鍵是確定二氧化碳與一氧化碳的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系．