Question

5．一定量的CO₂与足量的C在恒容密闭容器中发生反应：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H．
回答下列问题：
（1）已知C和CO的燃烧热分别为393KJ•mol^-1、283KJ•mol^-1，则上述反应的△H=+173KJ/mol．
（2）若反应进行到10s时，测得容器内的密度增大了2.4g•L^-1，则10s内用CO表示的平均反应速率为0.04mol/（L•s）．
（3）若将反应容器改为容积可变的恒压密闭容器，压强为ρkPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示．
①650℃时CO₂的平衡转化率为25%．
②T₁℃的平衡常数K_p=0.5pka（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO₂气体，则平衡不（填“正向”、“逆向”或“不”）移动，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=气态产物的化学计量数之和-气态反应物的化学计量数之和．若该反应的$\frac{{K}_{p}}{{K}_{c}}$的值为9976.8，则此时的热力学温度为1200K．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据C和CO的燃烧热书写热化学方程式，根据已知热化学方程式构建目标方程式，根据盖斯定律计算C（s）+CO₂（g）?2CO（g）的△H；
（2）根据差量法求出生成的CO的物质的量，然后根据V=$\frac{△n}{\frac{v}{△t}}$求出反应的速率；
（3）①由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，根据三段式进行计算；
②反应前压强为ρkPa，分压=总压×物质的量分数，根据反应后的物质的量分数计算T₁℃的平衡常数K_p，T₁℃时Q_p=K_p，平衡不移动；
③C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△v=气态产物的化学计量数之和-气态反应物的化学计量数之和=1，根据K_p=K_c（RT）^△v，代入相关数据即可解得此时的热力学温度．

解答 解：（1）C和CO的燃烧热分别为393KJ•mol^-1、283KJ•mol^-1，依据燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，反应的热化学方程式分别为：
①C（s）+O₂（g）→CO₂（g）△H=-393KJ/mol，②2CO（g）+O₂（g）→2CO₂（g）△H=-566KJ/mol，将①-②得到C（s）+CO₂（g）?2CO（g），根据盖斯定律
△H=（-393KJ/mol）-（-566KJ/mol）=+173KJ/mol，
故答案为：+173KJ/mol；
（2）假设体积为1L，测得容器内的密度增大了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，则10s内用CO表示的平均反应速率为V=$\frac{△n}{\frac{v}{△t}}$=$\frac{0.4mol}{\frac{1L}{10S}}$=0.04mol/（L•s），
故答案为：0.04mol/（L•s）；

（3）①由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，转化了xmol，
则有C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
开始             1                 0
转化              x                2x
平衡             1-x              2x
所以$\frac{2x}{1-x+2x}$×100%=40%，解得x=0.25mol，则CO₂的转化率为：$\frac{0.25}{1}$×100%=25%，
故答案为：25%；
②若将反应容器改为容积可变的恒压密闭容器，压强为ρkPa，由图可知，T₁℃时，反应达平衡后CO和CO₂的体积分数都为50%，分压=总压×物质的量分数，T₁℃时平衡K_p=0.5ρkPa，由图可知，T₁℃时，反应达平衡后CO和CO₂的体积分数都为50%为平衡状态，该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO₂气体，Q_p=K_p，则平衡不移动，
故答案为：0.5pka；不；Q_p=K_p；
③C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△v=气态产物的化学计量数之和-气态反应物的化学计量数之和=2-1=1，K_p=K_c（RT）^△v，其中R=8.314L•kPa•mol^-1•K^-1，$\frac{{K}_{p}}{{K}_{c}}$的值为9976.8，△v=1，分别代入得：K_p=$\frac{9976.8}{8.314}$=1200，
故答案为：1200．

点评 本题考查了化学平衡的计算、阅读题目获取信息的能力等，需要学生具备运用信息与基础知识分析问题、解决问题的能力，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答关键，注意掌握化学平衡及其影响因素，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．