Question

【题目】科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。

Ⅰ．CO2可用FeO吸收获得H2。

i. 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=－76.0 kJ·mol－1

ⅱ. C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2= +113.4 kJ·mol－1

（1）3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=_________。

（2）在反应i中，每放出38.0 kJ热量，有______gFeO被氧化。

Ⅱ．CO2可用来生产燃料甲醇。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（3）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝___________________ mol·(L·min) －1。

（4）氢气的转化率＝________________________。

（5）该反应的平衡常数为__________________________ (保留小数点后2位)。

（6）下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________________。

A．升高温度 B．充入He(g)，使体系压强增大

C．再充入1 mol H2 D．将H2O(g)从体系中分离出去

（7）当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2，则c1________c2的关系(填“＞”、“＜”或“＝”)。

III．CO2可用碱溶液吸收获得相应的原料。

利用100 mL 3 mol·L—1NaOH溶液吸收4.48 LCO2(标准状况)，得到吸收液。

（8）该吸收液中离子浓度的大小排序为___________________。将该吸收液蒸干，灼烧至恒重，所得固体的成分是_________(填化学式)。

Answer 1

【答案】 +18.7 kJ·mol—1 144 0.225 75% 5.33 CD ＜ c(Na+)＞c(HCO3—)＞c(CO32—)＞c(OH—)＞c(H+) Na2CO3

【解析】

Ⅰ．（1）i. 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=－76.0 kJ·mol－1

ⅱ. C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2= +113.4 kJ·mol－1

两热化学方程式相加除以2得：3FeO（s）+H2O（g）=Fe3O4（s）+H2（g）△H=（-76.0kJ/mol+113.4kJ/mol）÷2=+18.7kJ/mol；（2）6FeO（s）+CO2（g）═2Fe3O4（s）+C（g）△H=-76.0kJmol-1该反应中每生成6molFeO参与反应则有4molFeO被氧化，故在反应i中，每放出38.0 kJ热量，有=144gFeO被氧化；（3）根据图像可知，平衡时，甲醇的浓度变化量是0.75mol/L，所以氢气浓度的变化量就是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，则氢气的反应速率是2.25mol/L÷10min＝0.225mol/(L·min)；

（4）反应前氢气的浓度是3mol/L，所以平衡时氢气的浓度是3mol/L－2.25mol/L＝0.75mol/L，氢气的转化率＝；（5）此时，则该反应的平衡常数K＝；（6）要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH3OH）/n（CO2）减小，选项A错误；B．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，选项B错误；C．再充入1molH2，反应物的浓度增大，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）增大，n（CO2）减小，则n（CH3OH）/n（CO2）增大，选项C正确； D．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，选项D正确； 答案选CD；（7）若是恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，加入氢气虽然正向移动，平衡移动的结果是减弱这种改变，而不能消除这种改变，即虽然平衡正向移动，氢气的物质的量在增加后的基础上减小，但是CO2（g）浓度较小、CH3OH（g） 浓度增大、H2O（g）浓度增大，且平衡常数不变达到平衡时H2的物质的量浓度与加氢气之前相比一定增大，故c1＜c2；（8）实验室中常用NaOH溶液来进行洗气和提纯，当100mL 3mol/L的NaOH溶液吸收标准状况下4.48L CO2时，所得溶液为等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠的混合液，水解显碱性，且碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)＞c(HCO3—)＞c(CO32—)＞c(OH—)＞c(H+)；将该吸收液蒸干，灼烧至恒重，由于碳酸氢钠分解生成碳酸钠，故所得固体的成分是Na2CO3。