Question

【題目】我國是個鋼鐵大國，鋼鐵產量為世界第一，高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。

Ⅰ.已知：2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) △ H = 566kJ/mol；2Fe(s)+O2(g)= Fe2O3(s) △ H = 825.5kJ/mol

反應：Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s) + 3CO2(g) △H =_____kJ/mol。

Ⅱ.反應 Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s) + 3CO2(g)在1000℃的平衡常數等于4.0。在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反應經過10min后達到平衡。

（1）欲提高 CO 的平衡轉化率，促進 Fe2O3的轉化，可采取的措施是_____

a.提高反應溫度 b.增大反應體系的壓強 c.選取合適的催化劑 d.及時吸收或移出部分CO2 e.粉碎礦石，使其與平衡混合氣體充分接觸

Ⅲ.高爐煉鐵產生的廢氣中的CO可進行回收，使其在一定條件下和H2反應制備甲醇：

CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)。請根據圖示回答下列問題：

（1）從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2) =_____。

（2）若在溫度和容積相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，測得反應達到平衡時的有關數據如下表：

容器	反應物投入的量	反應物的轉化率	CH3OH的濃度	能量變化(Q1,Q2,Q3均大于 0)
甲	1mol CO 和 2mol H2	a1	c1	放出Q1kJ 熱量
乙	1mol CH3OH	a2	c2	吸收Q2kJ 熱量
丙	2mol CO 和 4mol H2	a3	c3	放出Q3kJ 熱量

則下列關系正確的是_____。

a. c1 = c2 b..2Q1 = Q3 c..2a1 = a3 d..a1+ a2= 1 e.該反應若生成1mol CH3OH，則放出(Q1 + Q2)kJ 熱量

Answer 1

【答案】-23.5 d ade

【解析】

I. 依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到需要的熱化學方程式；

II.（1）提高CO的平衡轉化率，應使平衡向正反應移動，但不能增大CO的用量；

III.（1）根據圖象中生成甲醇的物質的量濃度，求出消耗的氫氣的物質的量濃度，再求出氫氣的反應速率；

（2）甲容器反應物投入1molCO，2molH2與乙容器反應物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡；甲容器反應物投入量1molCO、2molH2與丙容器反應物投入量2molCO、4molH2，丙中反應物的物質的量為甲的2倍，壓強增大，丙容器平衡向正向移動。

Ⅰ.①2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH = 566kJ/mol；②2Fe(s)+O2(g)= Fe2O3(s) ΔH = 825.5kJ/mol；蓋斯定律：①-②得：Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s) + 3CO2(g) ΔH = 566kJ/mol+825.5kJ/mol=-23.5 kJ/mol，故答案為：-23.5。

Ⅱ.（1）a．該反應正反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉化率降低，a錯誤；

b．反應前后氣體的物質的量不變，增大壓強，平衡不移動，CO的平衡轉化率不變，b錯誤；

c．加入合適的催化劑，平衡不移動，c錯誤；

d．移出部分CO2，平衡正向移動，CO的平衡轉化率增大，d正確；

e．粉碎礦石，使其與平衡混合氣體充分接觸，反應速率增大，但平衡不移動，e錯誤；故答案為：d。

Ⅲ.（1）達到平衡時生成甲醇為0.75mol/L，則消耗的c(H2)=2×0.75mol/L=1.5mol/L，，故答案為：。

（2）a. 甲、乙相比較，把乙等效為開始加入1mol CO和2mol H2，和甲是等效的，甲乙是等效平衡，所以平衡時甲醇的濃度c1=c2，a正確；

b. 甲、丙相比較，丙中反應物的物質的量為甲的2倍，壓強增大，對于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，平衡向生成甲醇的方向移動，所以2Q1＜Q3，b錯誤；

c. 甲、丙相比較，丙中反應物的物質的量為甲的2倍，壓強增大，對于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，平衡向生成甲醇的方向移動，所以a1＜a3 ，c錯誤；

d. 甲、乙處于相同的平衡狀態，反應方向相反，則α1+α2=1，d正確；

e. 甲、乙處于相同的平衡狀態，反應方向相反，兩個方向轉化的和恰好為1mol，所以該反應若生成1mol CH3OH，則放出（Q1+Q2）kJ熱量，e正確；故答案為：ade。