中国科技网2013年2月6日报导：中国工程院院士范良士教授领导的研究小组，成功开发出煤清洁燃烧的新方法．该方法的流程如图所示：利用化学循环技术使煤释放热量的同时，捕获了反应过

Question

中国科技网2013年2月6日报导：中国工程院院士范良士教授领导的研究小组，成功开发出煤清洁燃烧的新方法．该方法的流程如图所示：

利用化学循环技术使煤释放热量的同时，捕获了反应过程中产生的99%的二氧化碳，高温铁粉用来发电，氧化后循环使用，达到电力和化工的联产，煤炭资源综合利用的目的．
（1）己知下列热化学方程式：
①C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H₁=-110.4KJ/mo1
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-393.5kJ/mol
③Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H₃=-26.7KJ/mo1
则Fe₂O₃与C（s）反应生成Fe（s）和CO₂（g）的热化学方程式为：___．
（2）捕捉到的CO₂可以和H₂合成绿色燃料甲醇．300°C时，在两个容积均为2L的密闭容器中，当c（CO₂）=1.00mo1•L^-1、c（H₂）=1.60mol•L^-1时，
分别选择催化剂I、催化剂Ⅱ开始反应，达到平衡状态M．反应结果如图所示．
请回答下列问题：
①使用催化剂I时，反应在10h内的平均反应速率：
V（H₂）=___mol___•（L•h）^-1．达到平衡M时比较两个容器中的正反应速率催化剂I___催化剂II（填“>”或“<”或“=”）．
②达到平衡M后，甲醇的体积分数为___（保留到小数点后两位）；此反应在300°C时的平衡常数为___．
③若继续向上述平衡体系M中通入0.4molCO₂和0.4mol甲醇，平衡将向___移动（填“正向”或“逆向”），达到平衡时得到H₂的浓度为amol/L；若继续向上述平衡体系M中通入0.8molCO₂和0.4molH₂O，达到平衡时得到H₂的浓度为bmol/L，则a___b（填“>”或“<”或“=”）．

Answer 1

（1）①C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H₁=-110.4KJ/mo1
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-393.5kJ/mol
③Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H₃=-26.7KJ/mo1
依据盖斯定律[（①-②×(1)/(2)）×3+③]×2得到，Fe₂O₃与C（s）反应生成Fe（s）和CO₂（g）的热化学方程式为：2Fe₂O₃+3C（s）=4Fe（s）+3CO₂（g）△H=464.7KJ/mol，
故答案为：2Fe₂O₃+3C（s）=4Fe（s）+3CO₂（g）△H=464.7KJ/mol；
（2）①用催化剂I时，反应在10小时内二氧化碳的转化率为0.18，二氧化碳的浓度变化为：1.00mol•L^-1×0.18=0.18mol/L，则反应在10小时内二氧化碳的平均反应速率为：v（CO₂）=(0.18mol/L)/(10h)=0.018mol•（L•h）^-1，则v（H₂）=3v（CO₂）=0.054mol•（L•h）^-1，达到平衡M时催化剂I需要的时间长，则两个容器中的正反应速率催化剂I<催化剂Ⅱ，
故答案为：0.054，<；
②反应为CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），结合化学平衡三段式列式，平衡时二氧化碳转化率为20%，反应的二氧化碳物质的量=20%×1mol/L×2=0.4mol，
              CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol）  2       3.2        0         0
变化量（mol）  0.4     1.2        0.4       0.4
平衡量（mol） 1.6      2          0.4       0.4
甲醇的体积分数=(0.4mol)/((1.6+2+0.4+0.4)mol)×100%=9.10%
平衡常数=((0.4)/(2)×(0.4)/(2))/((1.6)/(2)×((2)/(2))3)=0.05
故答案为：9.10%，0.05；
③若继续向上述平衡体系M中通入0.4molCO₂和0.4mol甲醇，此时浓度商=((0.4)/(2)×(0.4+0.4)/(2))/((1.6+0.4)/(2)×((2)/(2))3)=0.08>K=0.05，平衡逆向进行，若继续向上述平衡体系M中通入0.8molCO₂和0.4molH₂O，两种反应物增大一种物质会提高另一种物质的转化率，氢气浓度减小，达到平衡时得到H₂的浓度amol/>bmol/L，
故答案为：逆向，>．