Question

【題目】現(xiàn)有三個反應：

反應① Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) △H1 平衡常數(shù)為K1

反應② CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H2 平衡常數(shù)為K2

反應③ 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的表達式為________；根據(jù)反應①、②、③推導出K1、K2、K3的關系式K3=______。

(2)要使反應①在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有_________。(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．設法減少H2的量 F．設法減少FeO的量

(3)800℃時，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②，反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表：

反應時間/min	0	2	4	6
n(CO)/mol	1.20	0.90		0.80
n(H2O)/ mol	0.60		0.20

①反應在2 min內(nèi)的平均速率為v(H2O)＝________________；

②800℃時，K2的值為_______________；

③保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O，與原平衡相比，達到新平衡時CO轉(zhuǎn)化率_______________(填“增大”或“減小”或“不變”)。

(4)由以上信息推斷反應③正反應方向為________(填“放熱”或“吸熱”)反應。

Answer 1

【答案】K1 = c(H2) / c(H2O) K1/K2 C、 E 0.075 mol·L－1·min－1 1 增大 放熱

【解析】

(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物濃度的冪次方之積；根據(jù)方程式①、②推測出方程式③，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方向移動，所以正反應為吸熱反應，又該反應前后氣體體積不變，所以壓強對該反應無影響，要使該反應向右反應方向移動，可以升高溫度、增大反應物的濃度或減小生成物的濃度；
(3)①②利用三段式計算反應速率和平衡常數(shù)；
③根據(jù)影響平衡移動的條件可知，增加一種反應物濃度可以提高另一種反應物的轉(zhuǎn)化率；
(4)根據(jù)K3的變化判斷反應③的反應熱；

(1)平衡常數(shù)等于生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，所以K1的表達式為K1 = c(H2) / c(H2O)；將方程式①②得方程式③,則K3=K1/K2；

(2)A、該反應前后氣體體積不變縮小容器體積，相當于增大壓強，平衡不移動，故A不選；

B、升高溫度，平衡常數(shù)變大，故升高溫度平衡向正反應方向移動，降低溫度，平衡向逆反應方向移動，故B不選；

C、 升高溫度，平衡常數(shù)變大，故升高溫度平衡向正反應方向移動，故C選；

D、 使用合適的催化劑，平衡不移動，故D不選；

E、 設法減少H2的量，平衡向正反應方向移動，故E選；

F、 因為氧化鐵是純固體，所以設法減少FeO的量，平衡不移動，故F不選；

綜上所述，本題應選CE；

(3)①在2min時，CO的變化的物質(zhì)的量為0.3mol，根據(jù)化學方程式可知，H2O 的變化的物質(zhì)的量也為0.3mol，所以2min內(nèi)，v(H2O)=0.3mol÷2L÷2min=0.075mol·L－1·min－1

②在4min時，H2O 的變化的物質(zhì)的量為0.4mol，根據(jù)化學方程式可知，CO的變化的物質(zhì)的量也為0.4mol，所以4min時CO的物質(zhì)的量為1.2mol0.4mol=0.8mol，而6min時也是0.8mol，所以反應在4min時達到平衡，

CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，

起始(mol/L)0.60.3 00

轉(zhuǎn)化(mol/L)0.20.2 0.20.2

平衡(mol/L)0.40.1 0.20.2

平衡常數(shù)為K=0.2×0.2/[0.1×0.4]=1；

③根據(jù)影響平衡移動的條件可知，增加一種反應物濃度可以提高另一種反應物的轉(zhuǎn)化率，所以向平衡體系中再通入0.20 mol H2O，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大；

(4)根據(jù)K3=K1/K2,則在700℃ K3=2.975，800℃K3=2.56，故隨著溫度升高K3在變小，說明平衡逆反應方向移動，反應③的正反應為放熱反應。