Question

5．一定条件下，有如下反应：
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566.0kJ•mol^-1
3Fe（s）+2O₂（g）=Fe₃O₄ （s）△H₂=-1118.3kJ•mol^-1
Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂ （g）△H₃
（1）试计算，△H₃=-13.7kJ•mol^-1
（2）已知1100℃时，反应Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂ （g）△H₃的化学平衡常数为4.8×10^-3．
a．若在1100℃时，测得高炉中c（CO₂）=0.020mol•L^-1，c（CO）=0.10mol•L^-1，此时该反应否（填“是”或“否”）处于平衡状态，理由是该条件下浓度积Q=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=1.6×10^-3＜4.8×10^-3，所以该反应不平衡状态，此时υ_正＞υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
b．若不改变原料配比及其他因素，仅增加高炉的高度，能否使尾气中的CO含量减少．否（填“能”或“否”），理由是增加高炉的高度，不会引起化学平衡的移动，不能使尾气中的CO含量减少．
（3）下列试剂可以用于吸收工业尾气中的CO₂的是ab．
a．（NH₄）₂CO₃溶液     b．NaOH溶液      c．NaHSO₃溶液      d．CaCl₂溶液．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律通过已知两个热化学方程式构造目标热化学方程式并计算焓变；
（2）a．根据浓度商Q与化学平衡常数K的大小判断该反应是否达到平衡，不平衡时根据平衡移动方向判断正、逆反应速率的大小；
b．增加炼铁高炉的高度不能减少CO的产生；
（3）二氧化碳为酸性气体，碳酸铵为弱酸弱碱盐，铵根水解比碳酸根弱，溶液显碱性，可以吸收二氧化碳，氨水为弱碱可以吸收二氧化碳，根据较强酸制较弱酸可排除cd．

解答 解：（1）一定条件下，有如下反应：
①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₁=-566.0kJ•mol^-1；
②3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H₂=-1118.3kJ•mol^-1；
由盖斯定律可知：①×$\frac{1}{2}$-②得Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂（g）△H₃=$\frac{1}{2}$（-566.0kJ•mol^-1）-（-1118.3kJ•mol^-1）=-13.7kJ•mol^-1，
故答案为：-13.7kJ•mol^-1；
（2）①浓度商Q=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=$\frac{（0.020mol/L）^{4}}{（0.10mol/L）^{4}}$=1.6×10^-3＜4.8×10^-3，因此该反应不处于平衡状态，反应向正反应方向进行，此时υ_正＞υ_逆，
故答案为：否；该条件下浓度积Q=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=1.6×10^-3＜4.8×10^-3，所以该反应不平衡状态；＞；
②其它条件不变，增加高炉的高度，不会引起化学平衡的移动，不能使尾气中的CO含量减少，
故答案为：否，增加高炉的高度，不会引起化学平衡的移动，不能使尾气中的CO含量减少；
（3）二氧化碳为酸性气体，碳酸铵为弱酸弱碱盐，铵根水解比碳酸根弱，溶液显碱性可以吸收二氧化碳，氨水为弱碱可以吸收二氧化碳，根据较强酸制较弱酸可排除cd，
故答案为：ab．

点评 本题考查根据盖斯定律进行反应热的计算和平衡状态的判定，综合性较强，注意掌握利用浓度商与平衡常数的大小判定平衡与否的方法，题目难度中等．