Question

5．一定量的CO₂與足量的C在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H．
回答下列問(wèn)題：
（1）已知C和CO的燃燒熱分別為393KJ•mol^-1、283KJ•mol^-1，則上述反應(yīng)的△H=+173KJ/mol．
（2）若反應(yīng)進(jìn)行到10s時(shí)，測(cè)得容器內(nèi)的密度增大了2.4g•L^-1，則10s內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率為0.04mol/（L•s）．
（3）若將反應(yīng)容器改為容積可變的恒壓密閉容器，壓強(qiáng)為ρkPa，平衡時(shí)體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示．
①650℃時(shí)CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為25%．
②T₁℃的平衡常數(shù)K_p=0.5pka（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）；該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO₂氣體，則平衡不（填“正向”、“逆向”或“不”）移動(dòng)，原因是Q_p=K_p．
③已知：K_p=K_c（RT）^△v，其中R=8.314L•kPa•mol^-1•K^-1，△v=氣態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和-氣態(tài)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和．若該反應(yīng)的$\frac{{K}_{p}}{{K}_{c}}$的值為9976.8，則此時(shí)的熱力學(xué)溫度為1200K．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，根據(jù)C和CO的燃燒熱書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式，根據(jù)已知熱化學(xué)方程式構(gòu)建目標(biāo)方程式，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算C（s）+CO₂（g）?2CO（g）的△H；
（2）根據(jù)差量法求出生成的CO的物質(zhì)的量，然后根據(jù)V=$\frac{△n}{\frac{v}{△t}}$求出反應(yīng)的速率；
（3）①由圖可知，650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，設(shè)開(kāi)始加入的二氧化碳為1mol，根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算；
②反應(yīng)前壓強(qiáng)為ρkPa，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，根據(jù)反應(yīng)后的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)算T₁℃的平衡常數(shù)K_p，T₁℃時(shí)Q_p=K_p，平衡不移動(dòng)；
③C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△v=氣態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和-氣態(tài)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和=1，根據(jù)K_p=K_c（RT）^△v，代入相關(guān)數(shù)據(jù)即可解得此時(shí)的熱力學(xué)溫度．

解答 解：（1）C和CO的燃燒熱分別為393KJ•mol^-1、283KJ•mol^-1，依據(jù)燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式分別為：
①C（s）+O₂（g）→CO₂（g）△H=-393KJ/mol，②2CO（g）+O₂（g）→2CO₂（g）△H=-566KJ/mol，將①-②得到C（s）+CO₂（g）?2CO（g），根據(jù)蓋斯定律
△H=（-393KJ/mol）-（-566KJ/mol）=+173KJ/mol，
故答案為：+173KJ/mol；
（2）假設(shè)體積為1L，測(cè)得容器內(nèi)的密度增大了2.4g•L^-1，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△m
                                                                                     12            44            56                   12
                                                                                                                    m                    2.4g
$\frac{56}{m}=\frac{12}{2.4g}$     解得m=11.2g，n=$\frac{m}{M}$=$\frac{11.2g}{28g/mol}$=0.4mol，則10s內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率為V=$\frac{△n}{\frac{v}{△t}}$=$\frac{0.4mol}{\frac{1L}{10S}}$=0.04mol/（L•s），
故答案為：0.04mol/（L•s）；

（3）①由圖可知，650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，設(shè)開(kāi)始加入的二氧化碳為1mol，轉(zhuǎn)化了xmol，
則有C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
開(kāi)始             1                 0
轉(zhuǎn)化              x                2x
平衡             1-x              2x
所以$\frac{2x}{1-x+2x}$×100%=40%，解得x=0.25mol，則CO₂的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{0.25}{1}$×100%=25%，
故答案為：25%；
②若將反應(yīng)容器改為容積可變的恒壓密閉容器，壓強(qiáng)為ρkPa，由圖可知，T₁℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO和CO₂的體積分?jǐn)?shù)都為50%，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，T₁℃時(shí)平衡K_p=0.5ρkPa，由圖可知，T₁℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO和CO₂的體積分?jǐn)?shù)都為50%為平衡狀態(tài)，該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO₂氣體，Q_p=K_p，則平衡不移動(dòng)，
故答案為：0.5pka；不；Q_p=K_p；
③C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△v=氣態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和-氣態(tài)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和=2-1=1，K_p=K_c（RT）^△v，其中R=8.314L•kPa•mol^-1•K^-1，$\frac{{K}_{p}}{{K}_{c}}$的值為9976.8，△v=1，分別代入得：K_p=$\frac{9976.8}{8.314}$=1200，
故答案為：1200．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算、閱讀題目獲取信息的能力等，需要學(xué)生具備運(yùn)用信息與基礎(chǔ)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題目難度中等，明確圖象曲線變化的含義為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡及其影響因素，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．