Question

【題目】科學(xué)家積極探索新技術(shù)對CO2進行綜合利用。

Ⅰ．CO2可用FeO吸收同時獲得H2。

i. 6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △Hl=－76.0 kJ·mol－1

ⅱ. C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H2= +113.4 kJ·mol－1

（1）則3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) △H3=_________。

Ⅱ．CO2可用來生產(chǎn)燃料甲醇。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

（2）從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)＝_________ mol·(L·min) －1。

（3）氫氣的轉(zhuǎn)化率＝________________________。

（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________________(保留小數(shù)點后2位)。

（5）下列措施中能使平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_________________。

A．升高溫度 B．充入He(g)，使體系壓強增大

C．再充入1 mol H2 D．將H2O(g)從體系中分離出去

（6）當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，CH3OH的體積分數(shù)為m1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應(yīng)再一次達到平衡后，CH3OH的體積分數(shù)為m2，則m1________m2的關(guān)系(填“＞”、“＜”或“＝”)。

Answer 1

【答案】+18.7 kJ·mol—1 0.22575%5.33CD＞

【解析】

（1）由蓋斯定律可得△H3=（△H1+△H2）÷2=（－76.0 kJ·mol－1+113.4 kJ·mol－1）=+18.7 kJ·mol—1，故答案為：+18.7 kJ·mol—1；（2）由圖可知，反應(yīng)在10min達到平衡，此時CO2的濃度變化1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，對應(yīng)H2的濃度變化為0.75 mol/L×3=2.25 mol/L，則v(H2)＝2.25mol/L÷10min=0.225 mol·(L·min) －1，故答案為：0.225 mol·(L·min) －1；（3）氫氣的轉(zhuǎn)化率＝（2.25mol÷3mol）×100%=75%，故答案為：75%；（4）由于在平衡狀態(tài)下各物質(zhì)的濃度分別為：c(CO2)=0.25 mol/L、c(H2)=0.75 mol/L、c(CH3OH)=0.75 mol/L、c(H2O)=0.75 mol/L；則平衡常數(shù)K==5.33，故答案為：5.33； （5）A．升高溫度，該反應(yīng)平衡逆向移動，n(CH3OH)/n(CO2)減小，B．充入He(g)，使體系壓強增大，平衡不移動，n(CH3OH)/n(CO2)不變，C．再充入1 mol H2，平衡正向移動，n(CH3OH)/n(CO2)增大，D．將H2O(g)從體系中分離出去，平衡正向移動，n(CH3OH)/n(CO2)增大，故答案為：CD；（6）向容器中再加入一定量H2，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但反應(yīng)混合氣總的分子數(shù)目增加，導(dǎo)致CH3OH的體積分數(shù)下降，故m1>m2。