Question

18．在一定条件下CO₂和H₂可发生反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H
已知：①CO和H₂的燃烧热分别为-283.0kJ•mol^-1 和-285.8kJ•mol^-1
②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1
（1）写出表示H₂燃烧热的热化学方程式H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol．
CO₂（g）+H₂（g）CO（g）+H₂O（g）△H₁=41.2KJ•mol-1
（2）有利于提高CO₂平衡转化率的措施有B．
A．加压                          B．升温
C．增大CO₂浓度                  D．投料比不变，增加反应物的浓度
（3）若CO₂和H₂初始投料比为1：1，反应达平衡时CO在平衡混和气中的体积分数为25%，则CO2的转化率为50%，该反应的平衡常数为1，若CO₂和H₂初始投料比改为1：2，则CO₂的平衡转化率为66.7%．

Answer 1

分析 （1）H₂的燃烧热为-285.8kJ•mol^-1，据此书写热化学方程式；
CO的燃烧热为-283.0kJ•mol^-1，故热化学方程式为①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ/mol，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol，
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1，-1×①+②+③得，CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）据此进行分析；
（2）提高CO₂的转化率，可以使平衡正向进行，根据化学平衡移动原理来回答判断，注意只增大CO₂的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO₂的转化率会降低；
（3）w=$\frac{变化量}{起始量}×100%$；k=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$；w=$\frac{变化量}{起始量}×100%$据此进行计算．

解答 解：（1）H₂的燃烧热为-285.8kJ•mol^-1，故热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；CO的燃烧热为-283.0kJ•mol^-1，故热化学方程式为①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ/mol，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol，
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1，-1×①+②+③得，CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H=+41.2KJ/mol，
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；+41.2；
（2）A．该反应前后气体的体积不变，增加压强，该平衡会不会发生移动，CO₂的转化率不变，故A错误；
B．正反应为吸热反应，升高温度，化学平衡向正反应方向移动，CO₂的转化率降低，故B正确；
C．增大CO₂的浓度，可通入CO₂，虽然平衡向正反应方向移动，但CO₂的转化率反而降低，故C错误；
D．投料比不变，增加反应物的浓度，虽然平衡正向移动，但CO₂的转化率反而降低，故D错误；
故答案为：B；
（3）设CO₂和H₂初始投料分别为1ml，1mol，
                CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）
开始（n）    1           1                  0             0
变化         2×25%    2×25%         2×25%     2×25%     
平衡        0.5             0.5              2×25%      2×25%   
 w（CO₂）=$\frac{变化量}{起始量}×100%$=$\frac{2×25%}{1}$×100%=50%；k=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{2×25%}{V}×\frac{2×25%}{V}}{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}$=1；    
（3）设CO₂和H₂初始投料分别为1ml，2mol，CO₂转化x，
               CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）
开始（n）    1           2                 0             0
变化             x           x                  x             x
平衡           1-x        2-x                 x             x，；k=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{x}{v}×\frac{x}{v}}{\frac{2-x}{v}×\frac{1-x}{v}}$=1，解得x=0.667，
 w（CO₂）=$\frac{变化量}{起始量}×100%$=$\frac{0.667}{1}×100%$=66.7%，
故答案为：50%；1；66.7%．

点评 本题考查热化学方程式的书写，转化率及平衡常数的计算，本题侧重考查学生计算能力与分析能力，本题难度中等．