Question

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题：

I.CO可用于高炉炼铁，已知

Fe3O4(s)+4CO(g)====3Fe(s)+4CO2(g) △H1 =a kJ/ mol

3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4 (s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol

则反应Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的△H3=_________kJ/mol(用含a、b的代数式表示)

Ⅱ.一定条件下，CO2和CO可以互相转化。

（1）某温度下，在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。

甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%。则0~15min内平均反应速率v(H2)= _________，此条件下该反应的平衡常数K=_________。

欲使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等，则ω、x、y、z需满足的关系是_________，且_________ (用含y的等式表示)。

（2）研究表明，温度、压强对反应“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g) C6H5CH=CH2(g)+CO(g)+H2O(g) △H”中乙苯的平衡转化率影响如下图所示：

则△H_________ 0(填“>”“<”或“=”)，压强p1、p 2、p3从大到小的顺序是_________。

（3）CO可被NO2氧化：CO+NO2CO2+NO。当温度高于225℃时，反应速率v正=k正·c(CO)·c(NO2)、v逆=k逆·c(CO2)·c(NO)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内，k正、k逆与该反应的平衡常数K之间的关系为_________。

Answer 1

【答案】（b+2a）/3 0.2mol·L－1·min－1 1.8 x=2w+y z=y > p1>p2>p3 k=k正/k逆

【解析】

Ⅰ.根据盖斯定律△H3=（△H1+2△H2）/3；

Ⅱ（1）v(H2)=△c/△t；由K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·n(H2)计算平衡常数；

欲使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等，则ω、x、y、z需满足的关系(w-y):(x-y)=8:16即x=2w+y且z=y；

（2）压强越大,乙苯的平衡转化率越小；

（3）达平衡时v正=v逆，即k正·c(CO)·c(NO2)=k逆·c(CO2)·c(NO)，由此计算。

Ⅰ.根据盖斯定律△H3=（△H1+2△H2）/3=（b+2a）/3kJ/mol；

Ⅱ（1）v(H2)=8molx75%/(2L×15min)=0.2mol/(L·min)。

反应8mol×75%=6 mol CO2,则平衡时n(CO)=n(H2O)=6mol，n(CO2)=8 mol-6 mol=2 mol, n(H2)=16 mol-6 mol=10 mol，K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·n(H2)=6molx6mol/(2mol×10mol)=l.8.

要使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等,需满足(w-y):(x-y)=8:16即x=2w+y且z=y；

（2）温度越高、乙苯的平街转化率越大,表明△H>0；该反应的△n气>0，则压强越大,乙苯的平衡转化率越小,故p1>p2>p3；

（3）达平衡时v正=v逆，即k正·c(CO)·c(NO2)=k逆·c(CO2)·c(NO)，故k正/k逆=c(CO2)·c(NO)/c(CO)·c(NO2)=k