Question

2009年10月15日新华社报道：全国农村应当在“绿色生态-美丽多彩-低碳节能-循环发展”的理念引导下，更快更好地发展“中国绿色村庄”，参与“亚太国际低碳农庄”建设．可见“低碳循环”已经引起了国民的重视，试回答下列问题：
（1）煤的汽化和液化可以提高燃料的利用率．
已知25℃，101kPa时：C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H=-126.4kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1      
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ?mol^-1
则在25℃，101kPa时：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=

115.4 kJ?mol^-1

．
（2）高炉炼铁是CO气体的重要用途之一，其基本反应为：
FeO（s）+CO（g） Fe（s）+CO₂（g）△H＞0，已知在1100℃时，该反应的化学平衡常数K=0.263．
①温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，此时平衡常数K值

增大

（填“增大”、“减小”或“不变”）；
②1100℃时测得高炉中，c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，则在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态

否

（填“是”或“否”），其判断依据是

因为Q_c=c（CO₂）/c（CO）=0.25＜K=0.263

．
（3）目前工业上可用CO₂来生产燃料甲醇，有关反应为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1．现向体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，反应过程中测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间的变化如图所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

0.225 mol/（L?min）

；
②下列措施能使

c(CH3OH)

c(CO2)

增大的是

BD

（填符号）．
A．升高温度     B．再充入H₂    C．再充入CO₂
D．将H₂O（g）从体系中分离      E．充入He（g），使体系压强增大．

Answer 1

分析：（1）依据化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①反应是吸热反应，温度升高平衡正向进行，平衡常数增大；
②依据浓度商和平衡常数比较判断平衡移动的方向；
（3）①依据图象分析，达到平衡时物质的浓度变化，结合反应速率概念计算得到；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1．依据平衡移动方向分析判断

c(CH3OH)

c(CO2)

变化；
A．升高温度平衡逆向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小；
B．再充入H₂ 平衡正向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大；
C．再充入CO₂  平衡正向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小；
D．将H₂O（g）从体系中分离平衡正向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大；
E．充入He（g），使体系压强增大，分压不变，平衡不动，

c(CH3OH)

c(CO2)

不变．

解答：解：（1）①C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H=-126.4kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ?mol^-1
依据盖斯定律①-

②

2

+③得到C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=115.4 kJ?mol^-1；
则在25℃，101kPa时：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=115.4 kJ?mol^-1；
故答案为：115.4 kJ?mol^-1；
（2）①FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO₂（g）△H＞0，温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，平衡正向进行，平衡常数增大，故答案为：增大； 
②1100℃时测得高炉中，c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，则在这种情况下，Q_c=

c(CO2)

c(CO)

=

0.025mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K=0.263；反应未达到平衡，正向进行，故答案为：否；因为Q_c=

c(CO2)

c(CO)

=0.25＜K=0.263；
（3）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），依据图象分析达到平衡后，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（CO₂）=0.25mol/L，反应消耗的氢气浓度c（H₂）=2.25mol/L，氢气的平均反应速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol/（L?min），故答案为：0.225 mol/（L?min）；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1．依据平衡移动方向分析判断

c(CH3OH)

c(CO2)

变化；
A．升高温度平衡逆向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小；
B．再充入H₂ 平衡正向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大；
C．再充入CO₂ 平衡正向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小；
D．将H₂O（g）从体系中分离平衡正向进行，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大；
E．充入He（g），使体系压强增大，分压不变，平衡不动，

c(CH3OH)

c(CO2)

不变；
故答案为：BD．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，平衡盘点和平衡常数的计算应用，反应速率图象分析判断，影响平衡因素的分析应用，题目难度中等．