Question

19．已知三個(gè)反應(yīng)如下：
Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）△H₁平衡常數(shù)為K₁；
CO（g）+H₂O（g）?H₂（s）+CO₂（g）△H₂平衡常數(shù)為K₂；
Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₃平衡常數(shù)為K₃；
在不同溫度下，部分K₁、K₂的值如下：

T/℃	700℃	800℃
K1	2.38	2.56
K2	0.80

（1）K₁的表達(dá)式為$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$：根據(jù)反應(yīng)I、II、III推導(dǎo)出K₁、K₂、K₃的關(guān)系式K₃=_$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．
（2）要使反應(yīng)I在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有CE．（填字母）
A．縮小容器體積    B．降低溫度    C．升高溫度
D．使用合適的催化劑    E．設(shè)法減少H₂的量    F．設(shè)法減少Fe0的量
（3）已知反應(yīng)II在800℃可以自發(fā)進(jìn)行，則△H₂＞0（填“＞”、“＜”或“=”），由以上信息推斷反應(yīng)III正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)．（填“吸熱”或“放熱”）
（4）800℃時(shí)，向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H₂O維持恒溫，發(fā)生反應(yīng)II，反應(yīng)在第6min時(shí)達(dá)到平衡，反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	2	4	6
N（CO）/mol	1.20	0.90		0.80
N（H2O）/mol	0.60		0.20

④反應(yīng)在2min內(nèi)的平均速率為v（H₂O）=0.075mol/（L．min）；
②800℃時(shí)，K₂的值為1；
③若反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻時(shí)，混合物中各組分的濃度分別為：c（CO）=0.002mol/L，
c（H₂O）=0.003mol/L，c（CO₂）=0.0025mol/L，c（H₂）=0.0025moUL，則此時(shí)反應(yīng)II中v（正）＜v（逆）．（填“＞”、“＜”或“=”）
（5）在恒溫恒壓密閉容器中通入CO和H₂O各1mol發(fā)生反應(yīng)II，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，維持溫度與壓強(qiáng)不變，t₁時(shí)再通入各l mol的CO和H₂O的混合氣體，請?jiān)趫D中畫出正（v正）、逆（v_逆）反應(yīng)速率在t₁后隨時(shí)間t變化的曲線圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積；根據(jù)方程式①、②推測出方程式③，焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變，從而得出K₃；
（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)得，升高溫度，平衡常數(shù)變大，故升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，又該反應(yīng)前后氣體體積不變，所以壓強(qiáng)對該反應(yīng)無影響，要使該反應(yīng)向右反應(yīng)方向移動(dòng)，可以升高溫度、增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度；
（3）隨溫度升高平衡常數(shù)增大，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則△H＞0，根據(jù)K₃的變化判斷反應(yīng)III的反應(yīng)熱；
（4）①v（H₂O）=$\frac{△c（H_{2}O）}{△t}$
②利用三段式計(jì)算平衡常數(shù)；
③比較Q與K；
（5）由于該反應(yīng)是前后體積不變的反應(yīng)，在恒壓條件下，再通入各1mol的CO和H₂O的混合氣體，與起始量之比相同，平衡后與原平衡為等效平衡，在增加反應(yīng)物的開始，容器體積增大，反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度變小，所以正反應(yīng)速率變大，逆反速率減小，但最終平衡不移動(dòng)，據(jù)此答題．

解答 解：（1）K₁的表達(dá)式為$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；將方程式①-②得方程式③，則K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
故答案：$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$；$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）A、縮小容器體積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、降低溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；
D、使用合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
E、設(shè)法減少H₂的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故E正確；
F、因?yàn)檠趸�鐵是純固體，所以設(shè)法減少FeO的量，平衡不移動(dòng)，故F錯(cuò)誤；
故答案：CE；
（3）隨溫度升高平衡常數(shù)增大，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則△H＞0；根據(jù)K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，則在700℃K₃=2.975，800℃K₃=2.56，故隨著溫度升高K₃在變小，說明平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案：＞；放熱；
（4）①v（H₂O）=$\frac{△c（H_{2}O）}{△t}$=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{2min}$=0.075mol/（L．min），
故答案為：0.075mol/（L．min）；
②在4分鐘時(shí)，水的變化的物質(zhì)的量為0.4mol，根據(jù)化學(xué)方程式可知，CO的變化的物質(zhì)的量也為0.4mol，所以4min時(shí)CO的物質(zhì)的量為1.2mol-0.4mol=0.8mol，而6min時(shí)也是0.8mol，所以反應(yīng)在4min時(shí)達(dá)到平衡，
                CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol） 1.2      0.6              0              0
轉(zhuǎn)化（mol） 0.4      0.4             0.4           0.4
平衡（mol） 0.8      0.2             0.4           0.4
平衡常數(shù)為K=$\frac{\frac{0.4}{2}×\frac{0.4}{2}}{\frac{0.2}{2}×\frac{0.8}{2}}$=1，
故答案為：1；
③CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
某一時(shí)刻時(shí)（mol/L）  0.002      0.003          0.0025     0.0025
Q=$\frac{0.0025×0.0025}{0.002×0.003}$=1.04＞1，故逆向反應(yīng)，
故答案為：＜；
（5）由于該反應(yīng)是前后體積不變的反應(yīng)，在恒壓條件下，再通入各1mol的CO和H₂O的混合氣體，與起始量之比相同，平衡后與原平衡為等效平衡，在增加反應(yīng)物的開始，容器體積增大，反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度變小，所以正反應(yīng)速率變大，逆反速率減小，但最終平衡不移動(dòng)，據(jù)此畫出圖為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、影響平衡移動(dòng)的因素等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的運(yùn)用．