Question

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Q1kJ热量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ热量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ热量

则下列关系正确的是________.

A．c₁=c₂

B．2Q₁=Q₃

C．2a₁=a₃

D．a₁ +a₂ =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 molCO、2molH₂和1molCH₃OH,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

I．-23.5（2分）

Ⅱ．（1）60％（2分）          （2）d（2分）

Ⅲ．（1）0.15mol/(L·min) （2分）     （2） A  D  E (3分，每个1分，有错选不得分)

（3）正 （2分）

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

【解析】

试题分析：I．根据盖斯定律可得：∆H=3/2∆H1-∆H2=-23.5kJ•mol‾1。

Ⅱ．（1）v(H2)=2v(CH3OH)=2×0.75mol/L÷10min=0.15mol/(L·min)

（2）A、1mol CO和2mol H2与1mol CH3OH等效，甲从左向右反应，乙从右向左反应，最终产物的浓度相等，故A项、D项正确；2mol CO和4mol H2等效于2mol CH3OH，压强增大，平衡向正反应方向移动，所以B项、C项错误；因为a1 +a2 =1，甲容器与乙容器的逆反应相当于生成1mol CH3OH，所以若生成1mol CH3OH，则放出(Q1+Q2)kJ热量，E项正确。

（3）反应前l molCO、2molH2和1molCH3OH的平均摩尔质量为（1mol×28g/mol+2mol×2g/mol+1mol×32g/mol）÷4mol=16g/mol，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,则平衡时平均摩尔质量为29g/mol×1.6=46.4g/mol，说明反应向平均摩尔质量增大的方向即正反应方向移动。

（4）甲醇在负极反应，在碱性条件下生成CO32‾，根据C元素的化合价变化配平可得电极方程式。

考点：本题考查盖斯定律的应用、反应速率的计算、化学平衡的应用、电极方程式的书写。