Question

過(guò)度排放CO₂會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，為了減少煤燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染，煤的汽化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑．煤綜合利用的一種途徑如圖甲所示．

（1）用圖乙所示裝置定量檢測(cè)過(guò)程①產(chǎn)生的CO₂（提示：煤粉燃燒過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生SO₂；不考慮空氣中的CO₂和水蒸氣對(duì)檢測(cè)的影響），B中預(yù)期的現(xiàn)象是

 

，D中的試劑是

 

（2）已知C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ/mol
C（s）+2H₂O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ/mol，則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是

 

（3）在容積為VL的密閉容器中充入a mol CO與2a mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖丙所示，則：
①P₁

 

P₂（填“＞”、“＜”、或“=”）．
②在其它條件不變的情況下，向容器中增加a mol CO與2a mol H₂，達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），平衡常數(shù)

 

．
③在P₁下，100℃時(shí)，CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（用含a、V的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)題,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)燃煤煙氣的成分為CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高錳酸鉀能夠除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品紅溶液褪色，濃硫酸可以吸水；根據(jù)堿石灰能夠吸收CO₂；
（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算來(lái)解答；
（3）①根據(jù)定一議二原則，定溫度同，再比較壓強(qiáng)；
②在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)；化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無(wú)關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
③化學(xué)平衡常數(shù)K=

各生成物平衡濃度冪次方乘積

各反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積

．

解答： 解：（1）燃煤煙氣的成分為CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高錳酸鉀能夠除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品紅溶液褪色，堿石灰能夠吸收CO₂，
故答案為：品紅溶液不變色；堿石灰；
（2）C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+131.3kJ?mol^-1     ①
     C（s）+2H₂O（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=+90kJ?mol^-1     ②
由蓋斯定律②-①得：
      CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1；
（3）①溫度相同時(shí)，作垂直x軸的輔助線，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)為P₂的CO的轉(zhuǎn)化率高，該反應(yīng)正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P₁＜P₂，故答案為：＜；
②在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無(wú)關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故答案為：增大；不變；
③在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H₂在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇．即
            CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
初始濃度：

a

V

    

2a

V

         0
變化濃度：

a

2V

     

a

V

        

a

2V

 
平衡濃度：

a

2V

    

a

V

        

a

2V

則K=

a 2V

a 2V ×( a V )2

=

V2

a2

，在P₁下，100℃時(shí)，CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)和反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）的K互為倒數(shù)，
所以該反應(yīng)的K=

a2

V2

，
故答案為：

a2

V2

．

點(diǎn)評(píng)：本題目綜合考查學(xué)生熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的計(jì)算和應(yīng)用等方面的知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和整理是關(guān)鍵，難度不大．