Question

5．一定條件下，有如下反應：
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566.0kJ•mol^-1
3Fe（s）+2O₂（g）=Fe₃O₄ （s）△H₂=-1118.3kJ•mol^-1
Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂ （g）△H₃
（1）試計算，△H₃=-13.7kJ•mol^-1
（2）已知1100℃時，反應Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂ （g）△H₃的化學平衡常數為4.8×10^-3．
a．若在1100℃時，測得高爐中c（CO₂）=0.020mol•L^-1，c（CO）=0.10mol•L^-1，此時該反應否（填“是”或“否”）處于平衡狀態，理由是該條件下濃度積Q=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=1.6×10^-3＜4.8×10^-3，所以該反應不平衡狀態，此時υ_正＞υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
b．若不改變原料配比及其他因素，僅增加高爐的高度，能否使尾氣中的CO含量減少．否（填“能”或“否”），理由是增加高爐的高度，不會引起化學平衡的移動，不能使尾氣中的CO含量減少．
（3）下列試劑可以用于吸收工業尾氣中的CO₂的是ab．
a．（NH₄）₂CO₃溶液     b．NaOH溶液      c．NaHSO₃溶液      d．CaCl₂溶液．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律通過已知兩個熱化學方程式構造目標熱化學方程式并計算焓變；
（2）a．根據濃度商Q與化學平衡常數K的大小判斷該反應是否達到平衡，不平衡時根據平衡移動方向判斷正、逆反應速率的大小；
b．增加煉鐵高爐的高度不能減少CO的產生；
（3）二氧化碳為酸性氣體，碳酸銨為弱酸弱堿鹽，銨根水解比碳酸根弱，溶液顯堿性，可以吸收二氧化碳，氨水為弱堿可以吸收二氧化碳，根據較強酸制較弱酸可排除cd．

解答 解：（1）一定條件下，有如下反應：
①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₁=-566.0kJ•mol^-1；
②3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H₂=-1118.3kJ•mol^-1；
由蓋斯定律可知：①×$\frac{1}{2}$-②得Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂（g）△H₃=$\frac{1}{2}$（-566.0kJ•mol^-1）-（-1118.3kJ•mol^-1）=-13.7kJ•mol^-1，
故答案為：-13.7kJ•mol^-1；
（2）①濃度商Q=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=$\frac{（0.020mol/L）^{4}}{（0.10mol/L）^{4}}$=1.6×10^-3＜4.8×10^-3，因此該反應不處于平衡狀態，反應向正反應方向進行，此時υ_正＞υ_逆，
故答案為：否；該條件下濃度積Q=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=1.6×10^-3＜4.8×10^-3，所以該反應不平衡狀態；＞；
②其它條件不變，增加高爐的高度，不會引起化學平衡的移動，不能使尾氣中的CO含量減少，
故答案為：否，增加高爐的高度，不會引起化學平衡的移動，不能使尾氣中的CO含量減少；
（3）二氧化碳為酸性氣體，碳酸銨為弱酸弱堿鹽，銨根水解比碳酸根弱，溶液顯堿性可以吸收二氧化碳，氨水為弱堿可以吸收二氧化碳，根據較強酸制較弱酸可排除cd，
故答案為：ab．

點評 本題考查根據蓋斯定律進行反應熱的計算和平衡狀態的判定，綜合性較強，注意掌握利用濃度商與平衡常數的大小判定平衡與否的方法，題目難度中等．