Question

6．研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义．
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等．
已知①Fe₂O₃（s）+3C（石墨，s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
②C（石墨，s）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
则CO气体还原Fe₂O₃（s）的热化学方程式为Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1．
（2）将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0.850℃时，
该反应的平衡常数K=1．
①该反应的平衡常数表达式为k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②若反应的容器容积为2.0L，反应进行4.0min时，容器内气体的物质的量减少了0，8mol，这段时间内υ（CO₂）=0.05mol•L^-1•min^-1．
③850℃时，若向1.0L的密闭容器中同时充入3.0molCO₂（g）、1.0mol H₂（g）、1.0mol CH₃OH（g）和
5.0mol H₂O（g），上述反应向逆反应（填“正反应”或“逆反应”）方向进行．
④若上述反应的平衡常数K值增大，该反应ad（填序号）．
a．一定下正反应方向移动                     b．一定下逆反应方向移动
c．在平衡移动过程中正反应速率先增大后减小   d．在平衡移动过程中逆反应速率先减小后增大．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，①-②×3得到所需热化学方程式；
（2）①据CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）此方程式，故k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算；
③用浓度计算此时浓度商Qc，与平衡常数比较判断反应进行方向；
④平衡常数K值增大即平衡向正反应方向移动或者平衡移动过程中逆反应速率先减小后增大．

解答 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ•mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
依据盖斯定律①-②×3得到热化学方程式为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1，
故答案为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5 kJ•mol^-1；
（2）①据CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）此方程式，故k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
故答案为：k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）～△v=2mol
     1                                                                           2
     0.4                                                                         0.8
故△n（CO₂）=0.4mol，υ（CO₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{4min}$=0.05 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.05 mol•L^-1•min^-1；
③此时浓度商Qc=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1mol}{1L}×\frac{5mol}{1L}}{\frac{3mol}{1L}×（\frac{1mol}{1L}）^{3}}$=$\frac{5}{3}＞1$，故反应向逆反应进行，
故答案为：逆反应；
④平衡常数K值增大即平衡向正反应方向移动或者平衡移动过程中逆反应速率先减小后增大，
故答案为：ad．

点评 本题考查热化学方程式的书写，化学反应速率的计算，化学平衡的计算及移动，难度中等，注意掌握平衡常数的书写与用途．