Question

（14分）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),ΔH＝-566 kJ·mol^-1

2Fe(s)+ O₂(g)＝Fe₂O₃(s),ΔH＝-825.5 kJ·mol^-1

反应：Fe₂O₃(s)+ 3CO(g) 2Fe(s)+ 3CO₂(g),ΔH＝______ kJ·mol^-1.

Ⅱ.反应 Fe₂O₃(s)+ CO(g) Fe(s)+ CO₂(g)在1000℃的平衡常数等于4。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l0min后达到平衡.

（1）CO的平衡转化率=____________.

（2）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）若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:

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	α1	c1	放出Q1 kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2 kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3 kJ热量

则下列关系正确的是________.

A．c₁=c₂

B．2Q₁=Q₃

C．2α₁=α₂

D．α₁+α₂ =1

E．该反应若生成1mol CH₃OH，则放出(Q₁+Q₂)kJ热量

（3）若在一体积可变的密闭容器中充入l mol CO、2mol H₂和1mol CH₃OH ,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向______(填“正”、“逆”)反应方向移动.

（4）甲醇可与氧气构成燃料电池,该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液,写出该电池的负极反应式__________________                                  ____。

Answer

（14分）I．-23.5（2分） Ⅱ．（1）60％（2分） （2）d（1分）

Ⅲ．（1）0.15mol/(L·min) （2分） （2） A D E (3分)

（3）正 （2分） （4）CH3OH + 8OH- - 6e- ＝ CO32- + 6H2O. （2分）

【解析】

试题分析：I．根据盖斯定律可以计算得-23.5 kJ·mol-1.

Ⅱ．设平衡时CO转化的物质的量为n

Fe2O3(s)+ CO(g) Fe(s)+ CO2(g)

起始（mol） 1 1 1 1

转化（mol） n n

平衡（mol） 1-n 1+n

K=(1+n)/(1-n)=4 n=0.6,一氧化碳的转化率为60％，

（2）根据勒夏特列原理选d

Ⅲ．根据图示：v(CO)=(1-0.25)/10=0.075mol/(L·min) v(H2)=v(CO)×2=0.15mol/(L·min)

（2）A．甲、乙是完全等效平衡，平衡时各组分的浓度相等，所以平衡时甲醇的浓度c1=c2，故A正确；

B．丙与甲相比，等效为在甲平衡的基础上再加入1mol CO和2mol H2，压强增大，平衡向正反应方向移动，丙中反应物的转化率大于甲，丙中参加反应的CO大于甲中的2倍，故2Q1＜Q3，故B错误；

C和D选项：甲与乙是完全等效平衡，平衡时对应各组分的含量完全相同，CO的转化率为α1，则平衡时CO的物质的量为（1-α1）mol，乙中平衡时甲醇的转化率为α2，乙中平衡时CO的物质的量为α2mol，（1-α1）=α2，整理得α1+α2=1故C错误，D正确；E．设平衡时CO的物质的量为nmol，CO（g）+2H2（g） == CH3OH（g）的反应热△H=-QkJ/mol，则Q1=（1- n）Q、Q2=nQ，整理得Q=Q1+Q2，故生成1mol CH3OH，则放出（Q1+Q2）kJ热量，故E正确 答案为：ADE；

（4）气体总质量不变，密度增大，则体积减小，

所以平衡向正方向移动。

（5）因为是碱性电解质，所以CH3OH + 8OH- - 6e- ＝ CO32- + 6H2O

考点：考查化学平衡，反应热计算等问题