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。

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

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

Ⅱ.反应 Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s) + 3CO2(g)在1000℃的平衡常数等于4.0。在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。

（1）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

Ⅲ.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）若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下表：

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	a1	c1	放出Q1kJ 热量
乙	1mol CH3OH	a2	c2	吸收Q2kJ 热量
丙	2mol CO 和 4mol H2	a3	c3	放出Q3kJ 热量

则下列关系正确的是_____。

a. c1 = c2 b..2Q1 = Q3 c..2a1 = a3 d..a1+ a2= 1 e.该反应若生成1mol CH3OH，则放出(Q1 + Q2)kJ 热量

Answer 1

【答案】-23.5 d ade

【解析】

I. 依据热化学方程式和盖斯定律计算得到需要的热化学方程式；

II.（1）提高CO的平衡转化率，应使平衡向正反应移动，但不能增大CO的用量；

III.（1）根据图象中生成甲醇的物质的量浓度，求出消耗的氢气的物质的量浓度，再求出氢气的反应速率；

（2）甲容器反应物投入1molCO，2molH2与乙容器反应物投入1mol CH3OH在保持恒温、恒容情况下是等效平衡；甲容器反应物投入量1molCO、2molH2与丙容器反应物投入量2molCO、4molH2，丙中反应物的物质的量为甲的2倍，压强增大，丙容器平衡向正向移动。

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

Ⅱ.（1）a．该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，a错误；

b．反应前后气体的物质的量不变，增大压强，平衡不移动，CO的平衡转化率不变，b错误；

c．加入合适的催化剂，平衡不移动，c错误；

d．移出部分CO2，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，d正确；

e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触，反应速率增大，但平衡不移动，e错误；故答案为：d。

Ⅲ.（1）达到平衡时生成甲醇为0.75mol/L，则消耗的c(H2)=2×0.75mol/L=1.5mol/L，，故答案为：。

（2）a. 甲、乙相比较，把乙等效为开始加入1mol CO和2mol H2，和甲是等效的，甲乙是等效平衡，所以平衡时甲醇的浓度c1=c2，a正确；

b. 甲、丙相比较，丙中反应物的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，平衡向生成甲醇的方向移动，所以2Q1＜Q3，b错误；

c. 甲、丙相比较，丙中反应物的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，平衡向生成甲醇的方向移动，所以a1＜a3 ，c错误；

d. 甲、乙处于相同的平衡状态，反应方向相反，则α1+α2=1，d正确；

e. 甲、乙处于相同的平衡状态，反应方向相反，两个方向转化的和恰好为1mol，所以该反应若生成1mol CH3OH，则放出（Q1+Q2）kJ热量，e正确；故答案为：ade。