Question

过度排放CO₂会造成“温室效应”，为了减少煤燃烧对环境造成的污染，煤的汽化是高效、清洁利用煤炭的重要途径．煤综合利用的一种途径如图甲所示．

（1）用图乙所示装置定量检测过程①产生的CO₂（提示：煤粉燃烧过程中也会产生SO₂；不考虑空气中的CO₂和水蒸气对检测的影响），B中预期的现象是

 

，D中的试剂是

 

（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，则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是

 

（3）在容积为VL的密闭容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图丙所示，则：
①P₁

 

P₂（填“＞”、“＜”、或“=”）．
②在其它条件不变的情况下，向容器中增加a mol CO与2a mol H₂，达到新平衡时，CO的转化率

 

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数

 

．
③在P₁下，100℃时，CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g），反应的平衡常数为

 

（用含a、V的代数式表示）

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：实验题,化学平衡专题

分析：（1）根据燃煤烟气的成分为CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高锰酸钾能够除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品红溶液褪色，浓硫酸可以吸水；根据碱石灰能够吸收CO₂；
（2）根据热化学方程式和盖斯定律计算来解答；
（3）①根据定一议二原则，定温度同，再比较压强；
②在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动；化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变；
③化学平衡常数K=

各生成物平衡浓度幂次方乘积

各反应物平衡浓度幂次方乘积

．

解答： 解：（1）燃煤烟气的成分为CO₂、SO₂、CO、H₂O，酸性高锰酸钾能够除去SO₂，CO₂、CO、H₂O不能使品红溶液褪色，碱石灰能够吸收CO₂，
故答案为：品红溶液不变色；碱石灰；
（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
由盖斯定律②-①得：
      CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1；
（3）①温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为P₂的CO的转化率高，该反应正反应为体积减小的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向正反应应移动，CO的转化率增大，所以P₁＜P₂，故答案为：＜；
②在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变，故答案为：增大；不变；
③在压强为0.1MPa条件下，容积为V L的密闭容器中a mol CO与2a mol H₂在催化剂作用下反应生成甲醇．即
            CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
初始浓度：

a

V

    

2a

V

         0
变化浓度：

a

2V

     

a

V

        

a

2V

 
平衡浓度：

a

2V

    

a

V

        

a

2V

则K=

a 2V

a 2V ×( a V )2

=

V2

a2

，在P₁下，100℃时，CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g）反应的平衡常数和反应CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）的K互为倒数，
所以该反应的K=

a2

V2

，
故答案为：

a2

V2

．

点评：本题目综合考查学生热化学、电化学、化学反应速率和平衡的计算和应用等方面的知识，注意知识的归纳和整理是关键，难度不大．