Question

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用具有重要的社会意义．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= b kJ/mol

则反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 (g) 的△H= ______________________________kJ/mol

II、某温度下，在容积为2 L的密闭容器甲中投入8molCO2(g)、16molH2(g)发生反应：

CO2 (g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 甲容器15 min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%。则015 min内用二氧化碳表示平均反应速率v（CO2）= _________________，计算此条件下该反应的平衡常数K= _________________。

III、捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。目前NH3和(NH4)2CO3等物质已经被用作工业捕碳剂。

（1）下列物质中不可能作为CO2捕获剂的是___________。

A.Na2CO3 B.NaOH C.CH3CH2OH D.NH4Cl

（2）用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其它初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：

①c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为Ｖ逆c _____Ｖ正d (填“＞”、“＝”或“＜”)

②b、c、d三点的平衡常数K b 、K c、 Kd 从大到小的顺序为 ________________________________。

Answer 1

【答案】(2a+b)/3 0.2mol/(L·min) 1.8 C D < K b＞K c ＞Kd

【解析】

I、CO可用于高炉炼铁，已知：①Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2 (g) △H1= a kJ/mol，②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=bkJ/mol，则1/3[①+②]得反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 (g)的△H= (2a+b)/3kJ/mol;答案：(2a+b)/3；

II、①设反应的CO2为Xmol，

CO2 (g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)

起始量（mol/L）4 8 0 0

变化量（mol/L）X X X X

平衡量（mol/L）4-X 8-X X X

由15min后达到平衡时CO2的转化率为75%，所以=75%,所以X=3mol/L， 015 min CO2平均反应速率为v(CO2)= 3mol/L15min= 0.2mol/(L·min)；

②上述条件下反应的平衡常数K=32(15)=1.8；

答案：0.2mol/(L·min) ；1.8。

III、根据捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。A.Na2CO3、B.NaOH均能和CO2反应，可以用作工业捕碳剂，而C.CH3CH2OH、D.NH4Cl均不能和CO2反应，故不可以用作工业捕碳剂。所以答案：C、D；

（2）由图像可知，c点曲线出现折点，c点前半段，由于为温度低，化学反应速率慢，在此时间没有平衡，因此一直在正向移动，CO2的浓度降低；c点后半段，由于温度高，反应在此时间内达到平衡，因此后判断变化趋势，体现了温度对平衡移动的影响，温度升高，CO2的浓度升高，逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应。①c点和d点，均处于平衡状态，正反应速率等于逆反应，温度越高，反应速率越大，则c点处的正逆反应速率小于d点处的正逆反应速率，则有Ｖ逆c <Ｖ正d；

②根据图像该化学反应随温度的升高，平衡逆向移动，所以该反应是放热反应，b、c、d三点温度逐渐升高，所以b、c、d三点的平衡常数K b >K c>Kd ，所以答案：K b＞K c ＞Kd。