Question

铁及其化合物在生产生活中应用最广泛，炼铁技术和含铁新材料的应用倍受关注。由此产生的CO₂、SO₂等废气处理意义重大。

（1）将CO₂应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道。其合成反应为CO₂(g)+3H₂(g)→CH₃OH(g)+H₂O(g)。如图为CO₂平衡转化率和温度、压强的关系，其中压强分别为3.0MPa、4.0MPa、5.0MPa。据图可知，该反应为____反应（填“吸热”或“放热”）。

设CO₂的初始浓度为c₀mol•L^-1，根据5.0MPa时的数据计算该反应的平衡常数K(240)=_____（列式即可）。若4.0Mpa时减小投料比c(CO₂)：c(H₂)，则CO₂的平衡转化率曲线可能位于II线的____（填“上方”或“下方”）。

（2）T₁℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe₃O₄和CO，发生反应Fe₃O₄（s）+CO（g）3FeO（s）+CO₂（g）          △H₁＝+19.3kJ•mol^-1，反应达到平衡后，在t₁时刻，改变某条件，V_（逆）随时间（t）的变化关系如图1所示，则t₁时刻改变的条件可能是_____（填写字母）。

a．保持温度不变，压缩容器                b．保持体积不变，升高温度

c．保持体积不变，加少量碳粉           d．保持体积不变，增大CO₂浓度

（3）在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器（p_总）加入1molCO₂与足量的碳，发生反应C（s）+CO₂（g）2CO（g）    △H₃＝+172.4kJ•mol^-1，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示：

①650℃时，该反应达平衡后吸收的热量是____kJ。

②T℃时，若向平衡体系中再充入V（CO₂）：V（CO）＝4：5的混合气体，平衡____（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

（4）已知25℃时，K_sp[Fe（OH）₃]＝4.0×10^﹣38，此温度下若在实验室中配制100mL5mol•L^-1FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入2mol•L^-1的盐酸____ mL（忽略加入盐酸体积）。

Answer

放热 上方 ad 43.1 逆向 2.5

【解析】

(1)利用图像，随着温度升高，CO2的平衡转化率降低，根据勒夏特列原理进行分析即可；利用三段式法计算平衡常数；减小投料比，相当于增大H2的量，据此分析；

(2)t1时刻，逆反应速率增大，达到平衡时，逆反应速率与原平衡相同，可以根据化学平衡常数进行分析；

(3)①650℃时，CO的体积分数为40%，利用三段式法进行计算；

②利用等效平衡的规律进行分析；

(4)首先计算出Fe3＋开始出现沉淀时溶液c(OH－)，然后根据水的离子积，求出c(H＋)，从而计算出所加盐酸的体积；

(1)根据图像，随着温度的升高，CO2的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特里原理，推出该反应的正反应是放热反应；作等温线，以及反应方程式，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，I为5.0MPa下进行的曲线，240K是CO2的转化率为0.8，，根据化学平衡常数的表达式K=；根据上述分析，II曲线代表4.0MPa下进行，减小投料比，相当于增大H2的量，CO2的量不变，增大H2的量，平衡向正反应方向进行，CO2的转化率增大，即CO2的平衡转化率曲线可能位于II线的上方；

答案：放热；；上方；

(2) t1时刻，逆反应速率增大，达到平衡时，逆反应速率与原平衡相同，可以根据化学平衡常数进行分析；

a. 保持温度不变，压缩容器，组分浓度增大，化学反应速率增大，由于温度不变，则化学平衡常数不变，因此浓度仍然回到原平衡状态，故a符合题意；

b. 保持体积不变，升高温度，正逆反应速率增大，因为正反应方向是吸热反应，因此升高温度，平衡向正反应方向进行，逆反应速率逐渐增大，故b不符合题意；

c. 碳粉为固体，加入少量碳粉，对化学反应速率无影响，故c不符合题意；

d. 保持体积不变，增大CO2浓度，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向进行，但化学平衡常数保持不变，最终浓度仍然回到原平衡状态，故d符合题意；

答案：ad；

(3)①，根据图像，在650℃时，CO的体积分数为40%，则有×100%=40%，解得x=0.25mol，因此达到平衡时吸收的热量为172.4×0.25kJ=43.1kJ；

答案：43.1；

②T℃时，CO2和CO的体积分数相等，根据①，推出1－x=2x，解得x=，则达到平衡n(CO2)=n(CO)=，即V(CO2)：V(CO)=1：1，如果再充入V(CO2)：V(CO)=4：4时，则平衡不移动，则通入CO，平衡向逆反应方向移动；

答案：逆向；

(4)Fe3＋开始出现沉淀时，溶液中c(OH－)= =2×10－13mol·L－1，则溶液中c(H＋)=mol·L－1=5×10－2mol·L－1，当溶液中c(H＋)≥5×10－2mol·L－1时，不会出现浑浊，即有5×10－2mol·L－1≤，解得V(HCl)=2.5mL；

答案：2.5。