题目内容

在密闭容器中进行反应①Fe(s)+C02(g) FeO(s)+CO(g) ΔH1=akJ·mol
反应②2CO(g)+02(g) 2C02(g) △H2="b" kJ·mol-
反应③2Fe(s)+02(g) 2FeO(s)△H3
(1) △H3=          (用含a、b的代数式表示)。
(2)反应①的化学平衡常数表达式K=           ,已知500℃时反应①的平衡常数K=1.0,在此温度下2 L密闭容器中进行反应①,Fe和C02的起始量均为2.0 mol,达到平衡时CO2的转化率为              ,CO的平衡浓度为               
(3)将上述平衡体系升温至700℃,再次达到平衡时体系中CO的浓度是C02浓度的两倍,则a          0(填“>”、“<”或“=”)。为了加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加,其他条件不变时,可以采取的措施有         (填序号)。
A.缩小反应器体积    B.再通入CO2    c.升高温度    D.使用合适的催化剂
(4)下列图像符合反应①的是         (填序号)(图中V是速率、φ为混合物中CO含量,T为温度)。
(1)(2a+b)kJ?mol?1
(2)c(CO)/c(CO2)    50%    0.5mol?L?1
(3) >  BC   (4)C

试题分析:(1)根据盖斯定律,?H3=2?H1+?H2=(2a+b)kJ?mol?1
(2)反应①中Fe和FeO为固体,不计入平衡常数表达式,所以反应①的化学平衡常数表达式K= c(CO)/c(CO2);设CO2的转化浓度为X,则Fe(s)+C02(g) FeO(s)+CO(g)
起始浓度(mol?L?1)             1                0      
转化浓度(mol?L?1)             x                x
平衡浓度(mol?L?1)           1—x               x
根据平衡常数,x÷(1—x)=1.0,解得x=0.5mol?L?1,CO的平衡浓度为0.5mol?L?1;则CO2的转化率为0.5mol?L?1 ÷0.5mol?L?1×100%=50%。
(3)升温至700℃,再次达到平衡时体系中CO的浓度是C02浓度的两倍,平衡向正反应方向移动,为吸热反应,所以a > 0;A、因为该反应气体的系数不变,缩小反应器体积,平衡不移动,CO的物质的量不变,错误;B、再通入CO2,反应物浓度增大,加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加,正确;C、升高温度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,CO的物质的量增加,正确;D、使用合适的催化剂只能加快反应速率,CO的物质的量不变,错误。
(4)A、根据该图像可知升高温度,平衡向逆反应方向移动移动,与反应①不符合;B、平衡后再升高温度,CO的含量减小,平衡向逆反应方向移动移动,与反应①不符合;C、T1反应速率快,说明T1 > T2,T1时CO的平衡浓度大,说明温度升高,平衡向正反应方向移动,与反应不符合。
练习册系列答案
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(14分)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)  (NH4)2CO3(aq)            ΔH1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) NH4HCO3(aq)               ΔH2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)    ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是:ΔH3            
(2) 反应Ⅲ的化学平衡常数表达式为                      
(3)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:
①ΔH3       0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T1~T2及T4~T5两个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其原因是   
                     
③反应Ⅲ在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度迅速上升到T2,并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
  
图1                               图2
(4)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有   
   
(5)下列物质中也可以作为CO2捕获剂的是       
A.NH4ClB.Na2CO3 C.HOCH2CH2OHD.HOCH2CH2NH2

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