题目内容
【题目】合成氨工业涉及固体燃料的气化，需要研究CO2与CO之间的转化。为了弄清其规律，让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)
2CO(g) H，测得压强、温度对CO、CO2的平衡组成的影响如图所示：
回答下列问题：
（1）p1、p2、p3的大小关系是______________，欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率，应采取的措施为 。图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是____________。
（2）900 ℃、1.013 MPa时，1 mol CO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为V，CO2的转化率为_________，该反应的平衡常数K＝ 。
（3）将（2）中平衡体系温度降至640 ℃，压强降至0.1013 MPa，重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改变时，正反应和逆反应速率如何变化？_______，二者之间有何关系？____________________。
（4）一定条件下，在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂，有下列反应发生：CO(g)＋3H2(g)
CH4(g)＋H2O(g) H1＝-206.2 kJ/mol
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) H2＝-41.2 kJ/mol
① 则二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是_________________。
② 已知298 K时相关化学键键能数据为：
化学键 | H—H | O—H | C—H |
|
E/(kJ·mol-1) | 436 | 465 | 413 | 1076 |
则根据键能计算，H1＝ ，它与上述实测值差异较大的原因可能是 。
【答案】
（1）p1＜p2＜p3；升高温度、降低压强；Ka＝Kb＜Kc；
（2）66.7%；
(或用Kp计算：
＝3.2×1.013 MPa＝3.2416 MPa)；
（3）正反应和逆反应速率均减小；v(正)＜v(逆)；
（4）① CO2(g)＋4H2(g)
CH4(g)＋2H2O(g) H＝-165.0 kJ/mol；
② -198 kJ/mol；反应温度、压强不同，键能数据不准确；
【解析】
试题分析：（1）C(s)＋CO2(g)2CO(g) 反应属于气体物质的量增大的反应，压强越大，CO的百分含量越小，，根据越小，有p1＜p2＜p3；根据图像，升高温度，增大，说明H＞0，因此欲提高C与CO2反应中CO2的平衡转化率，可以采取的措施有升高温度、降低压强；温度不变，平衡常数不变，升高温度，平衡常数增大，图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系为Ka＝Kb＜Kc，故答案为：p1＜p2＜p3；升高温度、降低压强；Ka＝Kb＜Kc；
（2）根据图像，900 ℃、1.013 MPa，平衡时CO的体积百分含量为80%。
C(s)＋CO2(g)2CO(g)
起始(mol)1 0
反应 x 2x
平衡 1-x 2x
则
×100%=80%，解得x=
，
CO2的转化率为÷1=66.7%；
该反应的平衡常数K＝
=，故答案为：66.7%；；
（3）降低温度和压强，正反应和逆反应速率均减小，重新达到平衡后CO2的体积分数为50%，说明平衡逆向移动，则v(正)＜v(逆) ，故答案为：正反应和逆反应速率均减小；v(正)＜v(逆)；
（4）① A．CO(g)＋3H2(g)
CH4(g)＋H2O(g) H1＝-206.2 kJ/mol，B．CO(g)＋H2O(g) 
CO2(g)＋H2(g) H2＝-41.2 kJ/mol，根据盖斯定律，将a-b得CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) H＝(-206.2 kJ/mol)-(-41.2 kJ/mol)=-165.0 kJ/mol，故答案为：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) H＝-165.0 kJ/mol；
② H =反应物的键能之和-生成物的键能之和，H1＝(1076+3×436)-(4×413+2×465)=-198 kJ/mol，上述实测值差异较大的原因是反应温度、压强不同，键能数据不准确，故答案为：-198 kJ/mol；反应温度、压强不同，键能数据不准确；
