Question

【題目】紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)是重要的化工原料，工業上用鉻鐵礦(主要成分是FeO·Cr2O3)制備紅礬鈉的過程中會發生如下反應：

4FeO(s)＋4Cr2O3(s)＋8Na2CO3(s)＋7O2(g) 8Na2CrO4(s)＋2Fe2O3(s)＋8CO2(g)　ΔH<0

(1)如圖為上述反應的濃度—時間圖像，由圖像判斷反應進行至t2時刻時，改變的條件是_________________________，如圖為上述反應的速率—時間圖像，表示上述反應在t1時達到平衡， 在t2時因改變某個條件而使曲線發生變化。由圖判斷，t2時刻曲線變化的原因可能是________(填寫序號)。

a．升高溫度 b．加催化劑

c．通入O2 d．縮小容器體積

(2)工業上可利用上述反應的副產物CO2來生產甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。

①一定溫度下，在容積為1L的密閉容器中，充入2 mol CO2和4 mol H2，一段時間后達到平衡，測得CH3OH的物質的量濃度為1mol/L，則該溫度下此反應的平衡常數為_________，某時刻測得CO2、H2、CH3OH和H2O的物質的量分別為2mol，1mol，1mol，1mol，則這一時刻v(正)___________v(逆)

②在T1溫度時，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉容器中，充分反應達到平衡后，CO2轉化率為α，則容器內的壓強與起始壓強之比為_______________。

Answer 1

【答案】降低溫度 b 1 > (2－α)∶2

【解析】

（1）由圖可知，t2時改變條件瞬間CO2、O2濃度都不變化，不能是改變CO2、O2濃度與壓強，t2秒后O2濃度降低，CO2的濃度增大，說明改變條件平衡向正反應方向移動，該反應為放熱反應，若為改變溫度則應為降低溫度平衡向正反應方向移動；由圖象可知，改變外界條件時，同等程度地加快了正、逆反應速率。加入催化劑能同等程度地加快正、逆反應速率；對于反應前后氣體體積不變的反應，增大壓強時，正逆反應速率也是同等程度地加快，但該反應是氣體體積增大的反應，符合的只有b，答案選b；

(2) ① CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

開始時的濃度（mol/L） 2 4 0 0

改變的濃度（mol/L） 1 3 1 1

平衡時的濃度（mol/L）1 1 1 1

故該溫度下此反應的平衡常數為，某時刻測得CO2、H2、CH3OH和H2O的物質的量分別為2mol，1mol，1mol，1mol，則,平衡正向移動，v(正)>v(逆)；

②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，則平衡時CO2、H2、CH3OH、H2O變化的物質的量分別是αmol、3αmol、αmol、αmol，故平衡時它們的物質的量分別是(1－α) mol、(3－3α) mol、αmol、αmol，故平衡時氣體的總物質的量是(4－2α) mol，所以此時的壓強與起始壓強之比為＝=(2－α)∶2。