题目内容

【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吸收同时获得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)则3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=_________。

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。

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

(3)氢气的转化率=________________________。

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

(5)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

(6)当反应达到平衡时,CH3OH的体积分数为m1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,CH3OH的体积分数为m2,则m1________m2的关系(填“>”、“<”或“=”)。

【答案】+18.7 kJ·mol—1 0.22575%5.33CD>

【解析】

(1)由盖斯定律可得△H3=(△H1+△H2)÷2=(-76.0 kJ·mol-1+113.4 kJ·mol-1)=+18.7 kJ·mol—1,故答案为:+18.7 kJ·mol—1;(2)由图可知,反应在10min达到平衡,此时CO2的浓度变化1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,对应H2的浓度变化为0.75 mol/L×3=2.25 mol/L,则v(H2)=2.25mol/L÷10min=0.225 mol·(L·min) -1,故答案为:0.225 mol·(L·min) -1;(3)氢气的转化率=(2.25mol÷3mol)×100%=75%,故答案为:75%;(4)由于在平衡状态下各物质的浓度分别为:c(CO2)=0.25 mol/L、c(H2)=0.75 mol/L、c(CH3OH)=0.75 mol/L、c(H2O)=0.75 mol/L;则平衡常数K==5.33,故答案为:5.33; (5)A.升高温度,该反应平衡逆向移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,B.充入He(g),使体系压强增大,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,C.再充入1 mol H2,平衡正向移动,n(CH3OH)/n(CO2)增大,D.将H2O(g)从体系中分离出去,平衡正向移动,n(CH3OH)/n(CO2)增大,故答案为:CD;(6)向容器中再加入一定量H2,虽然平衡向正反应方向移动,但反应混合气总的分子数目增加,导致CH3OH的体积分数下降,故m1>m2。

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