资源化利用碳及其化合物具有重要意义。CO是高炉炼铁的重要还原剂，炼铁时发生的主要反应有：Ⅰ.Fe2O3(s)＋...

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资源化利用碳及其化合物具有重要意义。CO是高炉炼铁的重要还原剂，炼铁时发生的主要反应有：

Ⅰ2O3(s)＋3C(s)2Fe(s)＋3CO(g)

ΔH＝＋489 kJ·mol－1

Ⅱ2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)

ΔH＝－27 kJ·mol－1

Ⅲ.C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝X kJ·mol－1

(1)试计算，X＝________。反应Ⅲ中，正反应的活化能________(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应的活化能。

(2)T1 ℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C，发生反应Ⅰ，反应达到平衡后，在t1时刻改变某条件，v逆随时间t的变化关系如图1所示，则t1时刻改变的条件可能是________(填序号)。

a．保持温度、体积不变，使用催化剂

b．保持体积不变，升高温度

c．保持温度不变，压缩容器体积

d．保持温度、体积不变，充入CO

(3)在一定温度下，向某体积可变的恒压(p总)密闭容器中加入1 mol CO2与足量的碳发生反应Ⅲ，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。

①650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为________；

②T ℃，该反应达到平衡时，下列说法不正确的是________(填序号)；

a．气体密度保持不变

b．2v正(CO2)＝v正(CO)

c．若保持其他条件不变再充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动

d．若保持其他条件不变再充入稀有气体，v正、v逆均减小，平衡不移动

e．若其他条件不变将容器体积压缩至一半并维持体积不变，再次达平衡时压强小于原平衡的2倍

③根据图中数据，计算反应Ⅲ在T ℃时用平衡分压代替浓度表示的化学平衡常数Kp＝________(用含p总的代数式表示)。

(4)已知25 ℃时H2CO3的电离平衡常数为：Ka1＝4.4×10－7、Ka2＝4.7×10－11，则反应：HCO＋H2OH2CO3＋OH－的平衡常数K＝________(结果保留三位有效数字)。

【回答】

*　(1)＋172　大于　(2)cd　

(3)①25%　②cd　③p总　

(4)2.27×10－8

解析　(1)根据盖斯定律得：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝＝＋172 kJ·mol－1，所以X＝＋172。因为反应Ⅲ：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝＋172 kJ·mol－1，为吸热反应，所以正反应的活化能大于逆反应的活化能。

(2)保持温度、体积不变，使用催化剂，可以使正、逆反应速率都增大，但是平衡不发生移动，达到平衡时逆反应速率比原来的逆反应速率大，a错误；保持体积不变，升高温度，正、逆反应速率增大，逆反应速率不会回到原平衡状态，b错误。

(3)①反应Ⅲ：C(s)＋CO2(g)2CO(g)

起始(mol)　　　　  1       0

转化(mol)          x       2x

平衡(mol)          1－x    2x

＝60%，可得x＝，所以CO2的转化率为25%。

②当反应处于平衡状态时，气体体积质量保持不变，故密度不变，故a正确；由于方程式中CO2和CO的系数比为1∶2，所以任何时刻都存在2v正(CO2)＝v正(CO)，故b正确；由图中信息可知，T ℃时，该反应达到平衡，平衡混合物中两种气体(CO和CO2)的体积分数相同。若保持其他条件不变再充入等体积的CO2和CO，化学平衡不移动，故c错误；若保持其他条件不变再充入稀有气体，由于体系的总压不变，所以容器的体积增大，反应混合物中各气体组分的浓度减小，则v正和v逆减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，故d错误；若其他条件不变将容器体积压缩至一半并维持体积不变，由于体积减小导致物质的浓度都增大，体系的压强增大，若平衡不移动，压强变为原来的2倍，由于平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，所以再次达平衡时压强小于原平衡的2倍，故e正确。

③对于反应Ⅲ，根据图中数据可知，在T ℃时CO占总压强的，所以若用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝＝＝p总。

(4)由已知25 ℃时H2CO3的电离平衡常数为：Ka1＝4.4×10－7、Ka2＝4.7×10－11，则反应：HCO＋H2OH2CO3＋OH－的平衡常数K＝＝＝≈2.27×10－8。

知识点：化学反应速率 化学平衡

题型：综合题