Question

18．在一定條件下CO₂和H₂可發(fā)生反應：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H
已知：①CO和H₂的燃燒熱分別為-283.0kJ•mol^-1 和-285.8kJ•mol^-1
②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1
（1）寫出表示H₂燃燒熱的熱化學方程式H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol．
CO₂（g）+H₂（g）CO（g）+H₂O（g）△H₁=41.2KJ•mol-1
（2）有利于提高CO₂平衡轉化率的措施有B．
A．加壓                          B．升溫
C．增大CO₂濃度                  D．投料比不變，增加反應物的濃度
（3）若CO₂和H₂初始投料比為1：1，反應達平衡時CO在平衡混和氣中的體積分數(shù)為25%，則CO2的轉化率為50%，該反應的平衡常數(shù)為1，若CO₂和H₂初始投料比改為1：2，則CO₂的平衡轉化率為66.7%．

Answer 1

分析 （1）H₂的燃燒熱為-285.8kJ•mol^-1，據(jù)此書寫熱化學方程式；
CO的燃燒熱為-283.0kJ•mol^-1，故熱化學方程式為①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ/mol，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol，
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1，-1×①+②+③得，CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）據(jù)此進行分析；
（2）提高CO₂的轉化率，可以使平衡正向進行，根據(jù)化學平衡移動原理來回答判斷，注意只增大CO₂的濃度，平衡向正反應方向移動，但CO₂的轉化率會降低；
（3）w=$\frac{變化量}{起始量}×100%$；k=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$；w=$\frac{變化量}{起始量}×100%$據(jù)此進行計算．

解答 解：（1）H₂的燃燒熱為-285.8kJ•mol^-1，故熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；CO的燃燒熱為-283.0kJ•mol^-1，故熱化學方程式為①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ/mol，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol，
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0KJ•mol^-1，-1×①+②+③得，CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H=+41.2KJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；+41.2；
（2）A．該反應前后氣體的體積不變，增加壓強，該平衡會不會發(fā)生移動，CO₂的轉化率不變，故A錯誤；
B．正反應為吸熱反應，升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，CO₂的轉化率降低，故B正確；
C．增大CO₂的濃度，可通入CO₂，雖然平衡向正反應方向移動，但CO₂的轉化率反而降低，故C錯誤；
D．投料比不變，增加反應物的濃度，雖然平衡正向移動，但CO₂的轉化率反而降低，故D錯誤；
故答案為：B；
（3）設CO₂和H₂初始投料分別為1ml，1mol，
                CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）
開始（n）    1           1                  0             0
變化         2×25%    2×25%         2×25%     2×25%     
平衡        0.5             0.5              2×25%      2×25%   
 w（CO₂）=$\frac{變化量}{起始量}×100%$=$\frac{2×25%}{1}$×100%=50%；k=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{2×25%}{V}×\frac{2×25%}{V}}{\frac{0.5}{V}×\frac{0.5}{V}}$=1；    
（3）設CO₂和H₂初始投料分別為1ml，2mol，CO₂轉化x，
               CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）
開始（n）    1           2                 0             0
變化             x           x                  x             x
平衡           1-x        2-x                 x             x，；k=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{x}{v}×\frac{x}{v}}{\frac{2-x}{v}×\frac{1-x}{v}}$=1，解得x=0.667，
 w（CO₂）=$\frac{變化量}{起始量}×100%$=$\frac{0.667}{1}×100%$=66.7%，
故答案為：50%；1；66.7%．

點評 本題考查熱化學方程式的書寫，轉化率及平衡常數(shù)的計算，本題側重考查學生計算能力與分析能力，本題難度中等．