Question

碳單質在工業上有多種用途．
（1）焦炭可用于制取水煤氣．測得12g 碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131.6kJ熱量．該反應的熱化學方程式是    ．
（2）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質），生成氣體E和F．當溫度分別在T₁和T₂時，測得各物質平衡時物質的量如表：

物質 T/℃n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.100
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①請結合上表數據，寫出NO與活性炭反應的化學方程式    ．
②上述反應T₁℃時的平衡常數為K₁，T₂℃時的平衡常數為K₂．
Ⅰ．計算K₁=    ．
Ⅱ．根據上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關系是（填序號）    ．
a．T₁＞T₂            b．T₁＜T₂        c．無法比較
③在T₁溫度下反應達到平衡后，下列措施不能改變NO的轉化率的是    ．
a．增大c（NO）   b．增大壓強    c．升高溫度     d．移去部分F
（3）工業上可用焦炭冶煉金屬．若0.5mol碳完全與赤鐵礦反應，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，則該反應的化學方程式是    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）12g碳的物質的量為1mol，與水蒸氣完全反應生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，據此結合熱化學方程式書寫原則進行書寫；
（2）、①由表中數據可知，C、NO、E、F的化學計量數之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂；
②Ⅰ、計算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數表達式計算；
Ⅱ、由表中數據可知，溫度由T₁變為T₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
③根據平衡移動原理分析解答，
a．增大c（NO），相當于增大壓強，該反應前后氣體的物質的量不變，平衡不移動；
b．該反應前后氣體的物質的量不變，增大壓強，平衡不移動；
c．反應移動存在熱效應，升高溫度，平衡一定移動；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應移動；
（3）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質的量分別為xmol、ymol，根據C原子守恒有x+y=0.5，根據電子轉移守恒有4x+2y=0.6×3，聯立計算x、y的值，確定CO₂、CO的系數關系，配平書寫方程式．
解答：解：（1）12g碳的物質的量為1mol，與水蒸氣完全反應生成CO、H₂，吸收131.6kJ熱量，該反應的熱化學方程式為：
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6 kJ?mol^-1；
（2）、①由表中數據可知，C、NO、E、F的化學計量數之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應為可逆反應，故反應方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
②Ⅰ、平衡時c（NO）==0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）==0.015mol/L，故T₁℃時該反應的平衡常數為K₁==，故答案為：；
Ⅱ、由表中數據可知，溫度由T₁變為T₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，故答案為：c；
③a．增大c（NO），相當于增大壓強，該反應前后氣體的物質的量不變，平衡不移動，NO的轉化率不變，故a符合；
b．該反應前后氣體的物質的量不變，增大壓強，平衡不移動，NO的轉化率不變，故b符合；
c．反應移動存在熱效應，升高溫度，平衡一定移動，NO轉化率一定變化，故c不符合；
d．移去部分生成物F，平衡向正反應移動，NO的轉化率增大，故d不符合；
故答案為：ab；
（3）0.5mol碳完全與赤鐵礦反應，得到0.6mol鐵，同時生成2種常見氣體，氣體為CO₂、CO，令生成CO₂、CO的物質的量分別為xmol、ymol，根據C原子守恒有x+y=0.5，根據電子轉移守恒有4x+2y=0.6×3，聯立解得x=0.4、y=0.1，CO₂、CO的系數為4：1，故該反應的方程式為：5C+3Fe₂O₃ 4CO₂↑+CO↑+6Fe，
故答案為：5C+3Fe₂O₃ 4CO₂↑+CO↑+6Fe．
點評：考查平衡常數及化學平衡的有關計算、平衡的移動等，難度中等，（3）中關鍵是確定二氧化碳與一氧化碳的化學計量數關系．