Question

我国是钢铁大国，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，下面是炼铁的有关反应。

Ⅰ.已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）∆H=-566kJ/mol

②2Fe（s）+O₂（g）=Fe₂O₃（g）∆H=-825.5kJ/mol

反应：③Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g）∆H=__________kJ/mol

Ⅱ.反应：④Fe₂O₃（s）+CO（g）Fe（s）+CO₂（g）；1000℃时，在一个容积为10L的恒容密闭容器中，加入Fe（s）、Fe₂O₃（s）、CO（g）、CO₂（g）各10mol，反应经过10min后达到平衡。（已知：在1000℃，反应④的平衡常数等于4.0）。

（1）反应④的平衡常数表达式是________，平衡时CO的转化率=_________%。

（2）欲提高平衡时CO的转化率，可采取的措施是___________。

A．适当降低反应温度    B．增大反应体系的压强

C．选取合适的催化剂    D．及时吸收或移出部分CO₂

Ⅲ.对高炉炼铁废气中的CO进行回收，使其在一定条件下和H₂反应合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）∆H=-391kJ/mol。有关物质的浓度和反应过程中的能量变化如图一、图二所示。

（1）“图一”中：A线表示____________的浓度变化，0-10分钟，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=____________。

（2）“图二”中：a=____________kJ/mol。

（3）向恒温、恒压的密闭容器中充入1molCO（g）、2molH₂（g）和1molCH₃OH（g）开始反应，达到平衡时，测得混合气体的密度是起始时的1.6倍。起始时该反应的速率v（正）__________v（逆）（填“>”、“<”或“=”）。

Answer

I．﹣23.5（2分，符号错误扣1分）

II（1）（1分）；60%（2分）

（2）ad（2分，答对一项给1分）

III（1）CO（1分）；0.15mol/（L•min）（2分，单位错误扣1分）

（2）810（2）

（3）>（2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ.反应：③Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）相当于①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）乘以2/3减去②2Fe（s）+O2（g）=Fe2O3（g），所以∆H=-566kJ/mol*2/3-（-825.5kJ/mol）=﹣23.5kJ/mol；（1）反应④的平衡常数，固体认为浓度是常数，不在表达式中出现，则该反应的表达式是：，平衡时，根据开始时c（CO）=1mol/L，c（CO2）=1mol/L，设改变的c（CO）=xmol/L，平衡时c（CO）=1-xmol/L，c（CO2）=1+xmol/L，带入平衡常数表达式，可求出X=0.6mol/L，CO的转化率=60%；（2）该反应是一个体积不变的放热反应，欲提高平衡时CO的转化率，使平衡正向移动，可采取的措施是;适当降低反应温度,及时吸收或移出部分CO2，Ⅲ.（1）“图一”中：A线在减少，与甲醇浓度改变量相同，所以表示CO的浓度变化，0-10分钟，用H2浓度变化表示的平均反应速率是用CO表示速率的两倍，v（CO）=0.075mol/（L•min），v（H2）=0.15mol/（L•min），（2）“图二”中：a=419+391=810kJ/mol；（3）向恒温、恒压的密闭容器中充入1molCO（g）、2molH2（g）和1molCH3OH（g）开始反应，达到平衡时，测得混合气体的密度是起始时的1.6倍，说明反应的过程中气体体积减小，开始加入反应物时正向反应速率大。起始时该反应的速率v（正）>v（逆）；

考点：化学反应原理综合题