Question

【題目】I.CO、CO2的應用和治理是當今社會的熱點問題。

CO工業上可用于高爐煉鐵，發生如下反應： 1/3Fe2O3(s) + CO(g)2/3Fe(s) + CO2(g)，已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下表：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數	4.0	3.7	3.5

（1）該反應的正反應為_____反應（填“放熱”或“吸熱”），欲提高CO的平衡轉化率，促進Fe2O3的轉化，可采取的措施是____（選填序號）

a．及時吸收或移出CO2 b．增大反應體系的壓強

c．用更高效的催化劑 d．粉碎礦石，增大接觸面積

（2）一定條件下，在容積一定的容器中，鐵和CO2發生反應：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)－Q，該反應的平衡常數表達式K＝_____________。下列措施中能使平衡時增大的是______（選填編號）。

a．升高溫度 b．增大壓強

c．充入一定量CO d．再加入一些鐵粉

II.合成尿素的反應為：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0）。

一定條件下，在10 L的恒容密閉容器中，充入2 mol NH3和1 mol CO2，反應經5 min后達到平衡，測得容器中CO2的濃度為0.05molL-1 。

完成下列填空：

（1）平均反應速率υ(NH3)＝____________。

（2）下列描述中能說明上述反應已達平衡的是_________。（填序號）

a．2υ正(NH3)＝υ逆(H2O) b．氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化

c．NH3和CO2的比例保持不變 d．氣體的壓強不再發生變化

（3）為提高尿素的產率，工業上用該反應生產尿素時，合適的反應條件是_______。（填序號）

a．200℃ b．800℃ c．101 kPa d．24000 kPa

Answer 1

【答案】放熱 a a 0.02 molL-1min-1 b d； a d；

【解析】

I.（1）由表中數據可知，溫度升高，K值減小，即反應逆向移動，而升溫平衡向吸熱反應方向移動，則正反應為放熱反應；欲提高CO的平衡轉化率，促進Fe2O3的轉化，根據影響平衡移動的因素逐項進行分析；

（2）平衡常數為生成物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪的乘積的比值，固體和純液體不代入表達式；

，則該比值就是平衡常數，而平衡常數只與溫度有關，溫度不變，K值不變，且正反應為吸熱反應，則升溫正向移動，平衡常數增大；

II.（1）根據已知信息可列出三段式，計算平衡時氨氣的轉化量，再根據公式計算速率；

（2）根據化學平衡狀態的特征判斷，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；

（3）根據影響平衡移動的因素進行分析。

I.（1）由表中數據可知，溫度升高，K值減小，即反應逆向移動，而升溫平衡向吸熱反應方向移動，則正反應為放熱反應；

欲提高CO的平衡轉化率，促進Fe2O3的轉化，逐項進行分析，

a. 及時吸收或移出CO2，平衡正向移動，反應物轉化率增大，a項正確；

b. 該反應前后氣體體積不變，則增大反應體系的壓強，平衡不移動，b項錯誤；

c. 催化劑能夠同等程度的加快正逆反應速率，不影響平衡移動，c項錯誤；

d. 粉碎礦石，增大接觸面積，只能加快反應速率，不影響平衡移動，d項錯誤；綜上所述可采取的措施為a；

故答案為：放熱；a；

（2）平衡常數為生成物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪的乘積的比值，由于Fe和FeO為固體，不能寫在化學平衡常數表達式中，因此該反應的平衡常數表達式為；

因為，則該比值就是平衡常數，而平衡常數只與溫度有關，溫度不變，K值不變，且正反應為吸熱反應，則升溫正向移動，平衡常數增大，

a. 溫度越高，K越大，生成物濃度越大，反應物濃度越小，即c(CO)/c(CO2)增大，a項正確；

b. 該反應前后氣體體積不變，增大壓強化學平衡不移動，即c(CO)/c(CO2)不變，b項錯誤；

c. 充入一定量CO，溫度不變，化學平衡常數不變，則c(CO)/c(CO2)不變，c項錯誤；

d. 再加入一些鐵粉，平衡不移動，溫度不變，化學平衡常數不變，d項錯誤；綜上所述，能使平衡時增大的是a；

故答案為：；a；

II.（1）根據已知信息可列出三段式，

2NH3(g) ＋ CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)

開始（mol/L）0.2 molL-1 0.1 molL-1

轉化（mol/L）0.1 molL-1 0.05molL-1

平衡（mol/L）0.1 molL-1 0.05molL-1

則平均反應速率；

故答案為：0.02 molL-1min-1

（2）a. 用不同物質的反應速率表示平衡狀態時，應滿足“一正一逆，系數之比”，而2υ正(NH3)＝υ逆(H2O)，速率之比不等于物質的計量數之比，a項錯誤；

b. 氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化，說明正逆反應速率相等，能判斷反應達到平衡狀態，b項正確；

c. NH3和CO2按照系數之比2:1投料，又按2:1進行轉化，因此NH3和CO2的比例始終為2:1，保持不變，則NH3和CO2的比例保持不變不能判斷反應達到平衡狀態，c項錯誤；

d. 該反應前后氣體物質的量發生變化，容器容積不變，因此隨反應進行，壓強減小，當氣體的壓強不再發生變化時，能判斷反應達到平衡狀態，d項正確；綜上所述，能說明上述反應已達平衡的是b d；

故答案為：b d；

（3）2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH22(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0），該反應的正反應是放熱且氣體體積減小的反應，工業上用該反應生產尿素時，合適的反應條件是低溫高壓，則合適的反應條件是a d；

故答案為：a d。