Question

8．鐵是生產(chǎn)生活中應(yīng)用最廣泛的金屬，煉鐵技術(shù)備受關(guān)注，已知：
①2Fe₂O₃（s）+3C（s）?4Fe（s）+3CO₂（g）△H=+460.5kJ•mol^-1
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ•mol^-1
③斷裂1mol CO（s）氣體中的化學(xué)鍵需要吸收1076kJ的能量
斷裂1mol CO₂（s）氣體中的化學(xué)鍵需要吸收1490kJ的能量
請回答下列問題：
（1）斷裂1mol C（s）中所有化學(xué)鍵需要吸收的能量為834.5kJ．
（2）T₁℃時，向密閉容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，發(fā)生反應(yīng)①，達(dá)到平衡后，CO₂的濃度為a mol•L^-1；其他條件不變，縮小容器容積，再次達(dá)到平衡時，CO₂的濃度為b mol•L^-1，則a=b．（選填“＞”“＜”或“=”）
（3）起始溫度均為T₂℃時，向容積為10L的三個恒容密閉容器中，分別加入一定量的Fe₂O₃和CO發(fā)生反應(yīng)②，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

編號	容器	起始時物質(zhì)的量 mol		平衡時物質(zhì)的量/mol	平衡常數(shù)（K）
		Fe2O3	CO	Fe
1	恒溫	0.5	1.5	0.8	K1
2	恒溫	2	3	m	K2
3	絕熱	1	1.5	n	K3

①T₂℃時，容器1中反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=64．
②容器2中，5min達(dá)到平衡，則0～5min內(nèi)以CO₂表示該反應(yīng)的速率v（CO₂）=0.048mol/（L•min）．
③對于三個容器中的反應(yīng)，下列說法正確的是CD（填選項字母）．
A．m＞2n　　
B．容器1和容器2中CO的平衡轉(zhuǎn)化率a₁＜a₂．
C．K₁=K₃
D．平衡時氣體壓強(qiáng)：P₃＞P₁
（4）T₂℃時，向恒壓密閉容器中充入0.5mol Fe₂O₃和1.0mol CO，發(fā)生反應(yīng)②，CO和CO₂的物質(zhì)的量濃度（c）與時間（t）的關(guān)系如圖所示．
6min時，改變的外界條件為升溫，理由為升溫，平衡逆向移動，CO濃度增大，CO₂濃度減�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律和結(jié)合反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減生成物的總鍵能列方程計算可求出；
（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故a=b；
（3）①依據(jù)化學(xué)平衡三段式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算得到；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算反應(yīng)速率；
③根據(jù)化學(xué)平衡三段式計算和等效平衡去分析；
（4）根據(jù)圖象可知，6min時，改變條件下CO濃度立刻增大、二氧化碳立刻濃度減小，說明平衡向著逆向移動，結(jié)合勒夏特列原理分析．

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律，將①×$\frac{1}{3}$-②×$\frac{2}{3}$得：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=（+460.5KJ•mol^-1）×$\frac{1}{3}$+（-28.5KJ•mol^-1）×$\frac{2}{3}$=172.5kJ•mol^-1．設(shè)斷裂1mol C（s）中所有化學(xué)鍵需要吸收的能量為x，則：x=2×1076kJ-1490kJ+172.5kJ=834.5kJ，
故答案為：834.5kJ；
（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，T₁℃時，K=c（CO₂）=amol/L，故其他條件不變，縮小容器容積，再次達(dá)到平衡時，CO₂的濃度為b mol•L^-1，k=b mol•L^-1，故a=b，
故答案為：=；
（3）①依據(jù)反應(yīng)②熱化學(xué)方程式計算；
                    Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 0.5           1.5              0               0     
變化量（mol） 0.4           1.2             0.8            1.2    
平衡量（mol）0.1            0.3             0.8             1.2
則化學(xué)平衡常數(shù)K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=$\frac{（\frac{1.2}{10}）^{3}}{（\frac{0.3}{10}）^{3}}$=64，
故答案為：64；
②設(shè)5min達(dá)到平衡時CO₂的物質(zhì)的量為xmol
                 Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 2               3               0              0     
變化量（mol） x/3            x             2x/3            x    
平衡量（mol）2-x/3          3-x           2x/3            x
K₂=K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64=$\frac{（\frac{x}{10}）^{3}}{（\frac{3-x}{10}）^{3}}$，
解得：x=2.4mol
v（CO₂）=$\frac{\frac{2.4mol}{10L}}{5min}$=0.048mol/（L•min），
故答案為：0.048mol/（L•min）；
③A．           Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 2               3               0                0     
變化量（mol） m/3            m             2m/3            m   
平衡量（mol）2-m/3          3-m           2m/3           m
K₂=K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64=$\frac{（{\frac{m}{10}）}^{3}}{（\frac{3-m}{10}）^{3}}$，
解得：m=2.4mol
                 Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 1               1.5               0              0     
變化量（mol） n/3            n             2n/3             n   
平衡量（mol）1-n/3          1.5-n           2n/3           n
K₂=K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64=$\frac{（\frac{n}{10}）^{3}}{（{\frac{3-n}{10}）}^{3}}$，
解得：n=1.2mol，
根據(jù)分析可知，m=2n，故A錯誤；
B．根據(jù)①②的數(shù)據(jù)可知：
a₁=$\frac{1.2}{1.5}$×100%=80%，a₂=$\frac{2.4}{3}$×100%=80%，則a₁=a₂，故B錯誤；
C．因溫度相同，平衡常數(shù)不變，則K₁=K₃，故C正確；
D．因n=1.2mol＞0.8mol，則平衡時氣體壓強(qiáng)：P₃＞P₁，故D正確；
故答案為：CD；
（4）6min時，改變條件下CO濃度立刻增大、二氧化碳立刻濃度減小，說明改變條件升高溫度后平衡向著逆向移動，
故答案為：升溫；升溫，平衡逆向移動，CO濃度增大，CO₂濃度減小．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡計算、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡及其影響等知識，題目難度較大，注意平衡常數(shù)計算時要用濃度而不是物質(zhì)的量，為易錯點，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力．