Question

研究和深度开发CO、CO₂的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题：

（1）CO可用于高炉炼铁。

已知：Fe₃O₄（s）+4CO（g）====3Fe（s）+4CO₂（g） △H=akJ·mol^-1

3Fe₂O₃（s）+CO（g）====2Fe₃O₄ （s）+CO₂（g） △H=bkJ·mol^-1

则反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）====2Fe（s）+3CO₂（g）的△H=____________kJ·mol^-1（用含a、b的代数式表示）

（2）一定条件下，CO₂和CO可以互相转化。某温度下，在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应：CO₂（g）+H₂（g）CO（g）+H₂O（g）。

容器	反应物
甲	8molCO2（g）、16molH2（g）
乙	ωmolCO2（g）、xmolH2（g）、ymolCO（g）、zmolH2O（g）

甲容器15min后达到平衡，此时CO₂的转化率为75%。则0~15min内平均反应速率v（H₂）= ____________，该温度下反应的平衡常数K=____________。欲使平衡后乙容器与甲容器中相同气体的体积分数分别相等，则ω、x、y、z需满足的关系是y=____________，（用含x、w的代数式表示），且___________。

（3）已知反应C₆H₅CH₂CH₃（g）+CO₂（g）C₆H₅CH=CH₂（g）+CO（g）+H₂O（g） △H。温度、压强对乙苯的平衡转化率的影响如下图所示：

则该反应的△H___________ 0（填“＞”“＜”或“=”），压强p₁、p₂、p₃从大到小的顺序是___________。

（4）CO可被NO₂氧化：CO+NO₂CO₂+NO。当温度高于225℃时，反应速率v_正=k_正·c（CO）·c（NO₂）、v_逆=k_逆·c（CO₂）·c（NO），k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数。则k_正、k_逆与该反应的平衡常数K之间的关系为K=___________。

Answer

0.2 mol•L-1•min-1 1.8 x-2w y=z ＞ p1＞p2＞p3

【解析】

（1）由盖斯定律计算可得；

（2）由题意建立三段式计算反应速率和化学平衡常数；等效平衡符合变化量之比等于化学计量数之比；

（3）升高温度，平衡向吸热方向移动，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；

(1) 将已知反应依次编号为①、②，由盖斯定律①×+②×得到Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g），则△H= kJ·mol-1，故答案为：；

（2）由CO2的转化率为75%可知，二氧化碳的变化量为4 mol/L×75%=3 mol/L，由题给数据可以建立如下三段式：

CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）

起（mol/L） 4 8 0 0

变（mol/L） 3 3 3 3

平（mol/L） 1 5 3 3

0~15min内平均反应速率v（H2）===0.2 mol•L-1•min-1；反应的平衡常数K===1.8；平衡后乙容器与甲容器中相同气体的体积分数分别相等，则甲乙为等效平衡，需满足(w-y):(x-y)=8:16，由变化量之比等于化学计量数之比可得：（8—ω）：（16—x）：y：z=1:1:1:1，解关系式可知y=z，y= x—2w，故答案为：0.2 mol•L-1•min-1；1.8；x—2w；y=z；

（3）由图可知，温度越高、乙苯的平衡转化率越大，说明平衡向正反应方向移动，则△H>0；该反应是一个气体体积减小的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，则p1>p2>p3，故答案为：>；p1>p2>p3；

（4）反应达平衡时必然有v正=v逆，即k正·c(CO)·c(NO2)=k逆·c(CO2)·c(NO)，则 =k，故答案为：。