Question

（1）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛地开发和应用前景。反应：

① 下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断ΔH₁__________0(选填“>”“=”或“<”)，根据该反应特点，此反应自发进行的条件是____________(选填“高温”“低温”或“任何温度”)

②某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)＝0.2mol·L^-1，则CO的转化率为___________。

（2）合成气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，通过反应进行甲醇合成，T₁℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入一定量CO和H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度见下表。

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/mol·L^-1	0.2	0.1	0.4

①比较此时正、逆反应速率的大小：v正__________v逆(选填“>”“<”或“=”)

②若其他条件不变，在T₂℃反应10min后达到平衡，c(H₂)＝0.4mol·L^-1,则该时间内反应速率v(CH₃OH)＝_____________。

（3）已知：

Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是                           。

（4）已知：常温下，Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38；当溶液的pH=4时，  则此溶液中Fe³⁺的物质的量浓度是_____________。

Answer

（1） ① < 低温 ② 80%

（2） ①> ② 0.03mol·L-1·min-1

（3）3FeO(s)＋2Al(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s) ΔH=-859.7kJ/mol

（4）4×10-8mol/l

【解析】

试题分析：（1）主要考查化学平衡常数的应用，通过判断随温度的升高，K逐渐减小确定正反应为放热反应，结合吉布斯自由能，反应的熵逐渐减小，所以确定低温时自发；利用“三段法”

CO(g) ＋ 2H2（g） = CH3OH(g)

初始浓度mol/L 1 3 0

变化量mol/L 1-0.2 3- 2（1-0.2） 1-0.2

平衡浓度mol/L 0.2 1.4 0.8 从而确定CO的转化率为80%；

（2）按化学平衡常数的表达式求得反应的浓度积Qc<160，所以反应向正反应方向进行；

（3）根据盖斯定律将方程式②-①×3，求得铝热反应的热化学方程式为：

3FeO(s)＋2Al(s)=Al2O3(s)＋3Fe(s) ΔH=-859.7kJ/mol；

（4）为关于难溶电解质的溶度积的计算，难度不大。

考点：化学平衡常数的应用、化学反应速率的计算、盖斯定律的应用。