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,向某恆温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.保持温度、體積不變,使用催化劑
b.保持體積不變,升高温度
c.保持温度不變,壓縮容器體積
d.保持温度、體積不變,充入CO
(3)在一定温度下,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温度的關係如圖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,下列説法不正確的是________(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根據圖中數據,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)保持温度、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,升高温度,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;由圖中信息可知,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,根據圖中數據可知,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
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