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：

（1）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

（2）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= __________。

（3）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：

I. c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“＜”)

II. b、c、d三点的平衡常数K b 、K c、 Kd 从大到小的顺序为_______。(填“＞”、“＝”或“＜”)

III．T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是____________。

Answer 1

【答案】(2a+b)/3 0.2 mol/(L·min) 1.8 CD ＜ K b＞K c ＞Kd T3-T4 区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于 CO2 的捕获

【解析】

(1)根据盖斯定律分析解答；

(2)甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%，则转化CO2为8mol×75%=6mol，根据三段式分析计算；

(3)①具有碱性的物质能反应二氧化碳反应，能够捕获CO2；②c点是平衡点，正逆反应速率相同，根据温度对化学反应速率和平衡的影响分析解答。

(1)①Fe3O4(s)+4CO(g)═3Fe(s)+4CO2(g)△H1=akJ/mol，②3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H2=bkJ/mol，根据盖斯定律：可得Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)，故△H3==kJ/mol，故答案为：；

(2)甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%，则转化CO2为8mol×75%=6mol，列三段式：

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

起始(mol/L)：4 8 0 0

转化(mol/L)：3 3 3 3

平衡(mol/L)：1 5 3 3

则0～15min内平均反应速率v(CO2)==0.2mol/(Lmin)；此条件下该反应的平衡常数K==1.8，故答案为：0.2mol/(Lmin)；1.8；

(3)①A．Na2CO3 和二氧化碳反应生成碳酸氢钠，故A不符合；B．NaOH显碱性，可以吸收二氧化碳，故B不符合；C．CH3CH2OH 为中性分子不能和二氧化碳反应，不能吸收二氧化碳，故C符合；D．NH4Cl溶液显酸性，不能吸收二氧化碳，故D符合，故答案为：CD；

②I.温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c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，故答案为：＜；

II.根据图像，温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，Kb＞Kc＞Kd，故答案为：Kb＞Kc＞Kd；

III．T3-T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获，所以容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，故答案为： T3-T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获。