Question

【题目】我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法．
（1）I．已知反应 Fe2O3（s）+CO（g） Fe（s）+CO2（g）△H=﹣23.5kJmol﹣1 ， 该反应在1000℃的平衡常数等于4．在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，应经过l0min后达到平衡． ①CO的平衡转化率=
②欲提高CO的平衡转化率，促进Fe2O3的转化，可采取的措施是 ．
a．提高反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO2
e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触
（2）Ⅱ．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H2反应制备甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．请根据图示回答下列问题：
①从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）= ．
②已知氢气的燃烧热286kJ/mol，请写出甲醇气体不充分燃烧的热化学方程式 ．
③若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容器	反应物投入的量	反应物的 转化率	CH3OH的浓度	能量变化 （Q1、Q2、Q3均大于0）
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ热量

则下列关系正确的是
A．c1=c2B.2Q1=Q3C.2α1=α3D．α1+α2=1E．该反应若生成1mol CH3OH，则放出（Q1+Q2）kJ热量．

Answer 1

【答案】
（1）60%；d
（2）0.15mol/（L?min）；CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g）△H=﹣481kJ/mol；ADE
【解析】解：（1）I①令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则： Fe2O3（s）+CO（g） Fe（s）+CO2（g）
开始（mol）：1 1
变化（mol）：n n
平衡（mol）：1﹣n n+1
所以 =4，解得n=0.6，则CO的平衡转化率为 ×100%=60%，
所以答案是：60%；②a．该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应移动，CO的平衡转化率降低，故a错误；b．反应前后气体的物质的量不变，减小容器的容积，增大压强平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故b错误；c．加入合适的催化剂，平衡不移动，故c错误；d．移出部分CO2 ， 平衡向正反应移动，CO的平衡转化率增大，故d正确；e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触，可以加快反应速率，但平衡不移动，故e错误；所以答案是：d；（2）Ⅱ①由图可知，达到平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，则v（CH3OH）= =0.075mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，v（H2）=2v（CH3OH）=0.15mol/（Lmin），所以答案是：0.15mol/（Lmin）；②氢气的燃烧热为286kJ/mol，则：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣572kJ/mol ①，由图可得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣91kJ/mol ②，根据盖斯定律，①﹣②可得：CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g），则甲醇气体不充分燃烧的热化学方程式：CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g）△H=﹣481kJ/mol，所以答案是：CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g）△H=﹣481kJ/mol；③A．甲、乙是完全等效平衡，平衡时各组分的浓度相等，所以平衡时甲醇的浓度c1=c2 ， 故A正确；B．丙与甲相比，等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2 ， 压强增大，平衡向正反应方向移动，丙中反应物的转化率大于甲，丙中参加反应的CO大于甲中的2倍，故2Q1＜Q3 ， 故B错误；C．丙与甲相比，等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2 ， 压强增大，平衡向正反应方向移动，丙中反应物的转化率大于甲，后加入的1mol CO和2mol H2的转化率小于甲中的转化率，故2α1＞α3 ， 故C错误；D．甲与乙是完全等效平衡，平衡时对应各组分的含量完全相同，CO的转化率为α1 ， 则平衡时CO的物质的量为（1﹣α1）mol，乙中平衡时甲醇的转化率为α2 ， 乙中平衡时CO的物质的量为α2mol，故（1﹣α1）=α2 ， 整理得α1+α2=1，故D正确；E．令平衡时CO的物质的量为nmol，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的反应热△H=﹣QkJ/mol，则Q1=（1﹣n）Q、Q2=nQ，整理得Q=Q1+Q2 ， 故1mol CH3OH，则放出（Q1+Q2）kJ热量，故E正确，所以答案是：ADE．
【考点精析】认真审题，首先需要了解化学平衡状态本质及特征(化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）)，还要掌握化学平衡的计算(反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%)的相关知识才是答题的关键．