Question

研究和深度开发CO、CO₂的应用具有重要的社会意义。回答下列问题：

Ⅰ．CO可用于高炉炼铁，已知：

Fe₃O₄(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO₂(g)   △H₁=a kJ/mol

3Fe₂O₃(s)+CO(g)=2Fe₃O₄(s)+CO₂(g)    △H₂=b kJ/mol

则反应Fe₂O₃(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO₂(g)的△H₃=________kJ/mol（用含a、b的代数式表示）。

Ⅱ．一定条件下，CO₂和CO可以互相转化。

（1）某温度下，在容积为2L的密闭容器按甲、乙两种方式投入反应物发生反应：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)。

容器	反应物
甲	8 mol CO2(g)、16 mol H2(g)
乙	w mol CO2(g)、x mol H2(g)、y mol CO(g)、z mol H2O(g)

甲容器15 min后达到平衡，此时CO₂的转化率为75%。则0~15 min内平均反应速率v(H₂)=______，此条件下该反应的平衡常数K=______。

欲使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等，则w、x、y、z需满足的关系是：y______z（填“＞”、“＜”或“=”），且y=______（用含x、w的等式表示）。

（2）研究表明，温度、压强对反应“C₆H₅CH₂CH₃(g)+CO₂(g)C₆H₅CH=H₂(g)+CO(g) +H₂O(g)  △H ”中乙苯的平衡转化率影响如图所示：

则△H_____0（填“＞”、“＜”或“=”），压强p₁、p₂、p₃从大到小的顺序是________。

（3）CO可被NO₂氧化：CO+NO₂CO₂+NO。当温度高于225℃时，反应速率v _正=k_正·c(CO)·c(NO₂)、v_逆=k_逆·c(CO₂)·c(NO)，k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内，k_正、k_逆与该反应的平衡常数K之间的关系为________。

Answer

0.2mol/（L·min） 1.8（或） = x- 2w ＞ p1＞p2＞p3

【解析】

Ⅰ．根据盖斯定律分析解答；

Ⅱ．(1)甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%，转化的二氧化碳为：8mol×75%=6mol，根据三段式计算解答；欲使平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等，说明甲和乙互为等效平衡，结合等效平衡原理分析解答；

(2)根据图象分析解答；

(3)达平衡时v正=v逆，即k正•c(CO)•c(NO2)=k逆•c(CO2)•c(NO)，由此计算。

Ⅰ．已知：①Fe3 O4(s)+4CO(g)═3Fe(s)+4CO2(g)△H1=a kJ/mol

②3Fe2 O3(s)+CO(g)═2Fe3 O4(s)+CO2(g)△H2=bkJ/mol

根据盖斯定律，可得：Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H3=(△H1+2△H2)×=(b+2a)kJ/mol，故答案为：(b+2a)；

Ⅱ．(1)甲容器15min后达到平衡，此时CO2的转化率为75%，转化的二氧化碳为8mol×75%=6mol，

CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)

初始(mol) 8 16 0 0

转化(mol) 6 6 6 6

平衡(mol) 2 10 6 6

0～15min内平均反应速率v(H2)==0.2mol/(L•min)；该反应的平衡常数K==l.8；

平衡后乙与甲中相同组分气体的体积分数相等，说明甲和乙互为等效平衡，需必须满足(w+y)∶(x+y)=8∶16，整理可得： y= x-2w且z=y，故答案为：0.2mol/(L•min)；l.8；=；x-2w；

(2)根据图象可知，温度越高、乙苯的平衡转化率越大，表明△H＞0；该反应的△n气＞0，则压强越大，乙苯的平衡转化率越小，故p1＞p2＞p3，故答案为：＞；p1＞p2＞p3；

(3)达平衡时v正=v逆，即k正•c(CO)•c(NO2)=k逆•c(CO2)•c(NO)，故==K，故答案为：K=。