Question

“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視，已知煤、甲烷等可以與水蒸氣反應生成以CO和H2為主的合成氣，合成氣有廣泛應用。試回答下列問題：

(1)高爐煉鐵是CO氣體的重要用途之一，其基本反應為：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g) ΔH＞0。已知在1 100 ℃時，該反應的化學平衡常數(shù)K=0.263。

①溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，此時平衡常數(shù)K值 (填“增大”、“減小”或“不變”)；

②1 100 ℃時測得高爐中，c(CO2)=0.025 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，則在這種情況下，該反應向 進行(填“左”或“右”)，判斷依據(jù)是 。

(2)目前工業(yè)上也可用CO2來生產燃料甲醇，有關反應為：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol-1，現(xiàn)向體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反應過程中測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。

 

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)＝ 。

②反應達到平衡后，下列措施能使增大的是 (填符號)。

A．升高溫度 B．再充入H2 C．再充入CO2 D．將H2O(g)從體系中分離

E．充入He(g)

 

Answer 1

(1)①增大

②右 因為c(CO2)/c(CO)=0.25＜0.263

(2)①0.225 mol/(L·min) ②B、D

【解析】(1)①因為煉鐵反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)增大。

②FeO(s)＋CO(g)CFe(s)＋CO2(g)在1 100 ℃時的平衡常數(shù)為0.263，此時Qc=c(CO2)/c(CO)=0.025 mol·L－1/0.1 mol·L－1=0.25<0.263，說明反應沒有達到平衡，反應向右進行。

(2)①根據(jù)反應過程中CO2的濃度變化可知，從反應開始到達平衡，CO2的濃度變化為0.75 mol·L－1，所以H2的濃度變化為3×0.75 mol·L－1=2.25 mol·L－1，H2的反應速率為2.25 mol·L－1/10 min=0.225 mol·L－1·min－1。

②使增大，需要使平衡向正反應方向移動，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，A錯；再充入H2，CH3OH的濃度增大，CO2濃度減小，比值增大，B對；再充入CO2，CO2的轉化率減小，CO2濃度增大，CH3OH濃度雖然增大，但是不如CO2濃度增大的多，比值減小，C錯；將H2O(g)從體系中分離出來，平衡向右移動，CH3OH濃度增大，CO2濃度減小，比值增大，D對；充入He對平衡無影響，比值不變，E錯