Question

【題目】我國是個鋼鐵大國，鋼鐵產量為世界第一，高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法．
（1）I．已知反應 Fe2O3（s）+CO（g） Fe（s）+CO2（g）△H=﹣23.5kJmol﹣1 ， 該反應在1000℃的平衡常數等于4．在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，應經過l0min后達到平衡． ①CO的平衡轉化率=
②欲提高CO的平衡轉化率，促進Fe2O3的轉化，可采取的措施是 ．
a．提高反應溫度
b．增大反應體系的壓強
c．選取合適的催化劑
d．及時吸收或移出部分CO2
e．粉碎礦石，使其與平衡混合氣體充分接觸
（2）Ⅱ．高爐煉鐵產生的廢氣中的CO可進行回收，使其在一定條件下和H2反應制備甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．請根據圖示回答下列問題：
①從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應速率v（H2）= ．
②已知氫氣的燃燒熱286kJ/mol，請寫出甲醇氣體不充分燃燒的熱化學方程式 ．
③若在溫度和容器相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，測得反應達到平衡吋的有關數據如下表：

容器	反應物投入的量	反應物的 轉化率	CH3OH的濃度	能量變化 （Q1、Q2、Q3均大于0）
甲	1mol CO和2mol H2	α1	c1	放出Q1kJ熱量
乙	1mol CH3OH	α2	c2	吸收Q2kJ熱量
丙	2mol CO和4mol H2	α3	c3	放出Q3kJ熱量

則下列關系正確的是
A．c1=c2B.2Q1=Q3C.2α1=α3D．α1+α2=1E．該反應若生成1mol CH3OH，則放出（Q1+Q2）kJ熱量．

Answer 1

【答案】
（1）60%；d
（2）0.15mol/（L?min）；CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g）△H=﹣481kJ/mol；ADE
【解析】解：（1）I①令平衡時CO的物質的量變化為nmol，則： Fe2O3（s）+CO（g） Fe（s）+CO2（g）
開始（mol）：1 1
變化（mol）：n n
平衡（mol）：1﹣n n+1
所以 =4，解得n=0.6，則CO的平衡轉化率為 ×100%=60%，
所以答案是：60%；②a．該反應正反應是放熱反應，提高反應溫度，平衡向逆反應移動，CO的平衡轉化率降低，故a錯誤；b．反應前后氣體的物質的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉化率不變，故b錯誤；c．加入合適的催化劑，平衡不移動，故c錯誤；d．移出部分CO2 ， 平衡向正反應移動，CO的平衡轉化率增大，故d正確；e．粉碎礦石，使其與平衡混合氣體充分接觸，可以加快反應速率，但平衡不移動，故e錯誤；所以答案是：d；（2）Ⅱ①由圖可知，達到平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，則v（CH3OH）= =0.075mol/（L．min），速率之比等于化學計量數之比，v（H2）=2v（CH3OH）=0.15mol/（Lmin），所以答案是：0.15mol/（Lmin）；②氫氣的燃燒熱為286kJ/mol，則：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=﹣572kJ/mol ①，由圖可得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣91kJ/mol ②，根據蓋斯定律，①﹣②可得：CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g），則甲醇氣體不充分燃燒的熱化學方程式：CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g）△H=﹣481kJ/mol，所以答案是：CH3OH（g）+O2（g）=2H2O（l）+CO（g）△H=﹣481kJ/mol；③A．甲、乙是完全等效平衡，平衡時各組分的濃度相等，所以平衡時甲醇的濃度c1=c2 ， 故A正確；B．丙與甲相比，等效為在甲平衡的基礎上再加入1mol CO和2mol H2 ， 壓強增大，平衡向正反應方向移動，丙中反應物的轉化率大于甲，丙中參加反應的CO大于甲中的2倍，故2Q1＜Q3 ， 故B錯誤；C．丙與甲相比，等效為在甲平衡的基礎上再加入1mol CO和2mol H2 ， 壓強增大，平衡向正反應方向移動，丙中反應物的轉化率大于甲，后加入的1mol CO和2mol H2的轉化率小于甲中的轉化率，故2α1＞α3 ， 故C錯誤；D．甲與乙是完全等效平衡，平衡時對應各組分的含量完全相同，CO的轉化率為α1 ， 則平衡時CO的物質的量為（1﹣α1）mol，乙中平衡時甲醇的轉化率為α2 ， 乙中平衡時CO的物質的量為α2mol，故（1﹣α1）=α2 ， 整理得α1+α2=1，故D正確；E．令平衡時CO的物質的量為nmol，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的反應熱△H=﹣QkJ/mol，則Q1=（1﹣n）Q、Q2=nQ，整理得Q=Q1+Q2 ， 故1mol CH3OH，則放出（Q1+Q2）kJ熱量，故E正確，所以答案是：ADE．
【考點精析】認真審題，首先需要了解化學平衡狀態本質及特征(化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）)，還要掌握化學平衡的計算(反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%)的相關知識才是答題的關鍵．