Question

【題目】“低碳循環”引起各國的高度重視，已知煤、甲烷等可以與水蒸氣反應生成以CO和H2為主的合成氣，合成氣有廣泛應用。試回答下列問題：

（1）高爐煉鐵是CO氣體的重要用途之一，其基本反應為：

FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＞0。

已知在1100 ℃時，該反應的化學平衡常數K＝0.263。

①溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，此時平衡常數K值________(填“增大”、“減小”或“不變”)；

②1100 ℃時測得高爐中，[CO2]＝0.025 mol·L－1，[CO]＝0.1 mol·L－1，則在這種情況下，該反應向______進行(填“左”或“右”)，判斷依據是__________________________。

（2）目前工業上也可用CO2來生產燃料甲醇，有關反應為：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，現向體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反應過程中測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如圖所示。

①從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H2)＝____。

②反應達到平衡后，下列措施能使增大的是_____(填符號)。

A.升高溫度　　 B.再充入H2　　 C.再充入CO2

D.將H2O(g)從體系中分離　　　 E.充入He(g)

Answer 1

【答案】 增大 右 因為[CO2]/[CO]＝0.25＜0.263 0.225 mol·L－1·min－1 B、D

【解析】試題分析：（1）①因為煉鐵反應為吸熱反應，升高溫度，平衡常數增大，②FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)在1100 ℃時的平衡常數為0.263，此時Qc=c(CO2)/c(CO)="0.025" mol·L－1/0.1 mol·L－1=0.25<0.263，說明反應沒有達到平衡，反應向右進行；

（2）①根據反應過程中CO2的濃度變化可知，從反應開始到達平衡，CO2的濃度變化為0.75 mol·L－1，所以H2的濃度變化為3×0.75 mol·L－1="2.25" mol·L－1，H2的反應速率為2.25 mol·L－1/10 min="0.225" mol·L－1·min－1。②使[CH3OH]∕[CO2]增大，需要使平衡向正反應方向移動，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，A錯誤；再充入H2，CH3OH的濃度增大，CO2濃度減小，比值增大，B正確；再充入CO2，CO2的轉化率減小，CO2濃度增大，CH3OH濃度雖然增大，但是不如CO2濃度增大的多，比值減小，C錯誤；將H2O(g)從體系中分離出來，平衡向右移動，CH3OH濃度增大，CO2濃度減小，比值增大，D正確；充入He對平衡無影響，比值不變，E錯誤，選BD。