Question

已知：反應①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g） 平衡常數(shù)為K₁
反應②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g） 平衡常數(shù)為K₂
反應③H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g） 平衡常數(shù)為K₃
測得在不同溫度下，K₁、K₂值如表：

溫度/℃	K1	K2
500	1.00	3.15
700	1.47	2.26
900	2.40	1.60

（1）若500℃時進行反應①，CO₂起始濃度為2mol．L^-1，達到平衡時CO₂轉化率為

 

．
（2）反應②的焓變△H

 

0（填＞、＜、=）．
（3）700℃反應②達到平衡，使得該平衡向右移動，其它條件不變時，可以采取的措施有

 

 （填序號）
A．縮小反應器體積  B．加入水蒸氣 C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑
（4）下列圖象符合反應①的是

 

（填序號）（圖中v是速率、φ為混合物中CO含量，T為溫度）


（5）900℃進行反應③H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g），其平衡常數(shù)K₃的數(shù)值為

 

（6）根據(jù)下列熱化學方程式分析，寫出C（s）燃燒熱的熱化學方程式為：

 

．
C（s）+H₂O（l）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+175.3kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₃=-571.6kJ?mol^-1．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常數(shù)為K₁，若500℃時進行反應①，CO₂起始濃度為2mol?L^-1，令平衡時CO的濃度為cmol/L，根據(jù)三段式用c表示出平衡時各成分的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化判斷平衡移動方向，分析反應熱量變化，由表中數(shù)據(jù)可知，對于反應②，溫度越高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，逆反應方向是放熱反應，正反應是吸熱反應；
（3）700℃反應②達到平衡，使得該平衡向右移動，依據(jù)反應特征和平衡移動原理分析判斷；
（4）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應移動，故圖象表示正反應吸熱反應，結合反應①的熱效應判斷；
B、由圖可知，最高點到達平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，結合反應①的熱效應判斷；
C、由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達平衡時，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，結合反應①的熱效應判斷；
（5）依據(jù)反應①②的平衡常數(shù)計算反應③的平衡常數(shù)；
（6）利用蓋斯定律可以寫出C（s）燃燒熱的熱化學方程式．

解答： 解：（1）令平衡時CO的濃度為cmol/L，則：
            　 Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開始（mol/L）：2                  0
變化（mol/L）：c                  c
平衡（mol/L）：2-c                c
故

c

2-c

=1，解得c=1，所以達到平衡時CO₂轉化率=

1mol/L

2mol/L

×100%=50%；
故答案為：50%；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，對于反應②，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應進行，△H＜0，
故答案為：＜；
（3）700℃反應②達到平衡，F(xiàn)e（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g），依據(jù)平衡常數(shù)分析，反應是放熱反應，使得該平衡向右移動；
A．該反應前后氣體的物質的量不變，縮小反應器體積，壓強增大，平衡不移動，故A不符合；
B．加入水蒸氣，平衡向正反應移動，故B符合；
C．該反應正反應是放熱反應，升高溫度到900℃，平衡向逆反應移動，故C不符合；
D．使用合適的催化劑，加快反應速率，平衡不移動，故D不符合；
故答案為：B；
（4）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應移動，故圖象表示正反應吸熱反應，反應①正反應是吸熱反應，圖象與實際相符合，故A正確；
B、由圖可知，最高點到達平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，反應①正反應是吸熱反應，圖象與實際不相符，故B錯誤；
C、由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達平衡時，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，反應①正反應是吸熱反應，圖象與實際不相符，故C錯誤；
故答案為：A；
（5）900℃進行反應反應
①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常數(shù)為K₁=

c(CO)

c(CO2)

反應②Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g）平衡常數(shù)為K₂=

c(H2)

c(H2O)

③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），其平衡常數(shù)K₃=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

K1

K2

=

2.4

1.6

=1.50，
故答案為：1.50；
（6）①C（s）+H₂O（l）=CO（g）+H₂（g）△H₁=+175.3kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ?mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₃=-571.6kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律①+②×

1

2

+③×

1

2

得碳燃燒熱的熱化學方程式：C（s）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=△H₁+

1

2

△H₂+

1

2

△H₃=-393.5 kJ?mol^-1；
故答案為：C（s）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-393.5 kJ?mol^-1．

點評：本題目綜合性較大，涉及反應速率計算、平衡常數(shù)、化學平衡計算、影響反應速率與化學平衡移動的因素、蓋斯定律與反應熱的計算等，難度中等．