Question

17．（1）CO是高爐煉鐵的主要反應(yīng)物之一，發(fā)生的主要反應(yīng)為：
$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g），已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

溫度/℃	1 000	1 150	1 300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{[C{O}_{2}]}{[CO]}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）工業(yè)上CO 也用于合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.1kJ•mol^-1．一定壓強下，向容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示．
①p₁小于p₂（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②100℃時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$（\frac{V}{a}）^{2}$（mol•L^-1）^-2；
③保持其它條件不變，下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率、且能提高CO轉(zhuǎn)化率的是cd．（填字母）．
a．使用高效催化劑  b．降低反應(yīng)溫度 c．通入H₂d．再增加a mol CO和2a molH₂    e．不斷將CH₃OH從反應(yīng)混合物中分離出來．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體的濃度為常數(shù)，不需要寫固體、純液體；
（2）①分析圖象依據(jù)定一議二的方法分析，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定，壓強增大平衡正向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；
②100°C時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.5，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；
③影響反應(yīng)速率的因素有溫度、濃度、壓強和催化劑，影響平衡移動的因素有溫度、濃度和壓強，據(jù)此分析．

解答 解：（1）反應(yīng)：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{[C{O}_{2}]}{[CO]}$，
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：$\frac{[C{O}_{2}]}{[CO]}$；＜；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H=-90.1kJ•mol^-1在一定壓強下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇；
①分析圖象依據(jù)定一議二的方法分析，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定，壓強增大平衡正向進行，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，所以P₁＜P₂；
故答案為：小于；
②100°C時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.5，則
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L）  $\frac{a}{V}$      $\frac{2a}{V}$        0
變化量（mol/L）  $\frac{a}{2V}$      $\frac{a}{V}$      $\frac{a}{2V}$
平衡量（mol/L）  $\frac{a}{2V}$      $\frac{a}{V}$        $\frac{a}{2V}$
結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{a}{2V}}{\frac{a}{2V}×（\frac{a}{V}）^{2}}$=$（\frac{V}{a}）^{2}$（mol•L^-1）^-2；
故答案為：$（\frac{V}{a}）^{2}$（mol•L^-1）^-2；
③a．使用高效催化劑，反應(yīng)速率加快，但平衡不移動，故不選；
b．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減慢，故不選；
c．通入H₂，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故選；
d．在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH₂，相當于增大壓強，平衡正向進行，達到新平衡時一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故選；
e．不斷將CH₃OH從反應(yīng)混合物中分離出來，反應(yīng)速率減慢，故不選；
故答案為：cd．

點評 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)表達式書寫以及計算、化學(xué)平衡影響因素分析判斷、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．