資源化利用碳及其化合物具有重要意義。CO是高爐鍊鐵的重要還原劑，鍊鐵時發生的主要反應有：Ⅰ.Fe2O3(s)＋...

問題詳情：

資源化利用碳及其化合物具有重要意義。CO是高爐鍊鐵的重要還原劑，鍊鐵時發生的主要反應有：

Ⅰ2O3(s)＋3C(s)2Fe(s)＋3CO(g)

ΔH＝＋489 kJ·mol－1

Ⅱ2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH＝－27 kJ·mol－1

Ⅲ.C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝X kJ·mol－1

(1)試計算，X＝________。反應Ⅲ中，正反應的活化能________(填“大於”“小於”或“等於”)逆反應的活化能。

(2)T1 ℃時，向某恆溫密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發生反應Ⅰ，反應達到平衡後，在t1時刻改變某條件，v逆隨時間t的變化關係如圖1所示，則t1時刻改變的條件可能是________(填序號)。

a．保持溫度、體積不變，使用催化劑

b．保持體積不變，升高溫度

c．保持溫度不變，壓縮容器體積

d．保持溫度、體積不變，充入CO

(3)在一定溫度下，向某體積可變的恆壓(p總)密閉容器中加入1 mol CO2與足量的碳發生反應Ⅲ，平衡時體系中氣體體積分數與溫度的關係如圖2所示。

①650 ℃時，反應達平衡後CO2的轉化率為________；

②T ℃，該反應達到平衡時，下列說法不正確的是________(填序號)；

a．氣體密度保持不變

b．2v正(CO2)＝v正(CO)

c．若保持其他條件不變再充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動

d．若保持其他條件不變再充入稀有氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動

e．若其他條件不變將容器體積壓縮至一半並維持體積不變，再次達平衡時壓強小於原平衡的2倍

③根據圖中資料，計算反應Ⅲ在T ℃時用平衡分壓代替濃度表示的化學平衡常數Kp＝________(用含p總的代數式表示)。

(4)已知25 ℃時H2CO3的電離平衡常數為：Ka1＝4.4×10－7、Ka2＝4.7×10－11，則反應：HCO＋H2OH2CO3＋OH－的平衡常數K＝________(結果保留三位有效數字)。

【回答】

*　(1)＋172　大於　(2)cd　

(3)①25%　②cd　③p總　

(4)2.27×10－8

解析　(1)根據蓋斯定律得：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝＝＋172 kJ·mol－1，所以X＝＋172。因為反應Ⅲ：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝＋172 kJ·mol－1，為吸熱反應，所以正反應的活化能大於逆反應的活化能。

(2)保持溫度、體積不變，使用催化劑，可以使正、逆反應速率都增大，但是平衡不發生移動，達到平衡時逆反應速率比原來的逆反應速率大，a錯誤；保持體積不變，升高溫度，正、逆反應速率增大，逆反應速率不會回到原平衡狀態，b錯誤。

(3)①反應Ⅲ：C(s)＋CO2(g)2CO(g)

起始(mol)　　　　  1       0

轉化(mol)          x       2x

平衡(mol)          1－x    2x

＝60%，可得x＝，所以CO2的轉化率為25%。

②當反應處於平衡狀態時，氣體體積質量保持不變，故密度不變，故a正確；由於方程式中CO2和CO的係數比為1∶2，所以任何時刻都存在2v正(CO2)＝v正(CO)，故b正確；由圖中資訊可知，T ℃時，該反應達到平衡，平衡混合物中兩種氣體(CO和CO2)的體積分數相同。若保持其他條件不變再充入等體積的CO2和CO，化學平衡不移動，故c錯誤；若保持其他條件不變再充入稀有氣體，由於體系的總壓不變，所以容器的體積增大，反應混合物中各氣體組分的濃度減小，則v正和v逆減小，平衡向氣體分子數增大的方向移動，即向正反應方向移動，故d錯誤；若其他條件不變將容器體積壓縮至一半並維持體積不變，由於體積減小導致物質的濃度都增大，體系的壓強增大，若平衡不移動，壓強變為原來的2倍，由於平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，所以再次達平衡時壓強小於原平衡的2倍，故e正確。

③對於反應Ⅲ，根據圖中資料可知，在T ℃時CO佔總壓強的，所以若用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp＝＝＝p總。

(4)由已知25 ℃時H2CO3的電離平衡常數為：Ka1＝4.4×10－7、Ka2＝4.7×10－11，則反應：HCO＋H2OH2CO3＋OH－的平衡常數K＝＝＝≈2.27×10－8。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題