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17.(1)CO是高爐煉鐵的主要反應(yīng)物之一,發(fā)生的主要反應(yīng)為:
$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g),已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下:
溫度/℃1 0001 1501 300
平衡常數(shù) 4.03.73.5
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{[C{O}_{2}]}{[CO]}$,△H<0(填“>”、“<”或“=”);
(2)工業(yè)上CO 也用于合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.1kJ•mol-1.一定壓強(qiáng)下,向容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示.
①p1小于p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$(\frac{V}{a})^{2}$(mol•L-1-2
③保持其它條件不變,下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率、且能提高CO轉(zhuǎn)化率的是cd.(填字母).
a.使用高效催化劑  b.降低反應(yīng)溫度 c.通入H2d.再增加a mol CO和2a molH2    e.不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來(lái).

分析 (1)化學(xué)平衡常數(shù),是指在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值,據(jù)此書(shū)寫(xiě),注意固體、純液體的濃度為常數(shù),不需要寫(xiě)固體、純液體;
(2)①分析圖象依據(jù)定一議二的方法分析,反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),溫度一定,壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行,一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大;
②100°C時(shí)一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.5,結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度,結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到;
③影響反應(yīng)速率的因素有溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑,影響平衡移動(dòng)的因素有溫度、濃度和壓強(qiáng),據(jù)此分析.

解答 解:(1)反應(yīng):$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)k=$\frac{[C{O}_{2}]}{[CO]}$,
由表中數(shù)據(jù)可知,溫度越高平衡常數(shù)越小,故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,
故答案為:$\frac{[C{O}_{2}]}{[CO]}$;<;
(2)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),△H=-90.1kJ•mol-1在一定壓強(qiáng)下,容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇;
①分析圖象依據(jù)定一議二的方法分析,反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),溫度一定,壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行,一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大,所以P1<P2
故答案為:小于;
②100°C時(shí)一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.5,則
                CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol/L)  $\frac{a}{V}$      $\frac{2a}{V}$        0
變化量(mol/L)  $\frac{a}{2V}$      $\frac{a}{V}$      $\frac{a}{2V}$
平衡量(mol/L)  $\frac{a}{2V}$      $\frac{a}{V}$        $\frac{a}{2V}$
結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到;平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{a}{2V}}{\frac{a}{2V}×(\frac{a}{V})^{2}}$=$(\frac{V}{a})^{2}$(mol•L-1-2
故答案為:$(\frac{V}{a})^{2}$(mol•L-1-2
③a.使用高效催化劑,反應(yīng)速率加快,但平衡不移動(dòng),故不選;
b.降低反應(yīng)溫度,反應(yīng)速率減慢,故不選;
c.通入H2,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率增大,故選;
d.在其它條件不變的情況下,再增加a mol CO和2a molH2,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向進(jìn)行,達(dá)到新平衡時(shí)一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大,故選;
e.不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來(lái),反應(yīng)速率減慢,故不選;
故答案為:cd.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書(shū)寫(xiě)以及計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素分析判斷、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵,題目難度中等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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