Question

17．（1）反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁，平衡常數(shù)為K₁反應(yīng)Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）△H₂，平衡常數(shù)為K₂在不同溫度時(shí)K₁、K₂的值如下表：

	700℃	900℃
K1	1.47	2.15
K2	2.38	1.67

反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H，平衡常數(shù)K，則△H=△H₁-△H₂（用△H₁和△H₂表示），K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$（用K₁和K₂表示），且由上述計(jì)算可知，反應(yīng)CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）是吸熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂氣體，發(fā)生反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，CO₂的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示：

①該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為2.0；若鐵粉足量，CO₂的起始濃度為2.0mol•L^-1，則平衡時(shí)CO₂的濃度為$\frac{2}{3}$mol•L^-1．
②下列措施中能使平衡時(shí)$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$增大的是A（填序號(hào)）．
A．升高溫度　　　　　　　B．增大壓強(qiáng)
C．再充入一定量的CO₂    D．再加入一定量鐵粉
（3）對(duì)于可逆反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2．
①從圖中看到，反應(yīng)在t₂時(shí)達(dá)平衡，在t₁時(shí)改變了某種條件，改變的條件可能是AC．
A．升溫       B．增大CO₂濃度      C．使用催化劑
②如果在t₃時(shí)從混合物中分離出部分CO，t₄～t₅時(shí)間段反應(yīng)處于新平衡狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出t₃～t₅的V（逆）變化曲線．

Answer 1

分析 （1）據(jù)已知熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律解答；據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式分析；
（2）①依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積得到平衡常數(shù)表達(dá)式，代入圖上數(shù)據(jù)即可求K；據(jù)K求算二氧化碳的平衡濃度；
②$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$是該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式，平衡常數(shù)隨溫度變化，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷；
（3）①根據(jù)右圖t₁時(shí)刻，反應(yīng)速率突然增大以及逆反應(yīng)速率后來逐漸增大最后不變；
②根據(jù)分離出部分CO，逆反應(yīng)速率減小，正反應(yīng)速率瞬間不變畫出t₃～t₅的v（逆）變化曲線．

解答 解：（1）已知①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁，②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）△H₂，據(jù)蓋斯定律，①-②得：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H=△H₁-△H₂；反應(yīng)的K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$，K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，所以K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；K₁隨溫度的升高而增大，K₂隨溫度升高而減小，則K隨溫度升高而增大，說明正反應(yīng)吸熱，故答案為：△H₁-△H₂；$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；吸熱；
（2）①據(jù)圖分析平衡時(shí)二氧化碳和CO的濃度分別為0.5mol/L和1mol/L，K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$=$\frac{1.0mol/L}{0.5mol/L}$=2.0；若CO₂的起始濃度為2.0mol•L^-1，據(jù)方程式可知，反應(yīng)的二氧化碳的濃度與生成CO濃度相等，設(shè)為xmol/L，則平衡時(shí)二氧化碳濃度為（2.0-x）mol/L，K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$=$\frac{x}{2.0-x}$=2.0，x=$\frac{4}{3}$，平衡時(shí)二氧化碳濃度=2.0-$\frac{4}{3}$=$\frac{2}{3}$mol/L，
故答案為：2.0；$\frac{2}{3}$；
②平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度壓強(qiáng)等因素變化，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡時(shí)K增大；
A．升高溫度，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，故A正確；
B．增大壓強(qiáng)，平衡不動(dòng)，平衡常數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；
C．充入一定量CO₂，平衡正向進(jìn)行，但平衡常數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；
D．再加入一定量鐵粉，平衡常數(shù)不變，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A．
（3）①A．升溫，正、逆反應(yīng)速率突然增大，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，最后不變，故A正確；
B．增大CO₂的濃度，正反應(yīng)速率突然增大，逆反應(yīng)速率瞬間不變，故B錯(cuò)誤；
C．使用催化劑，正、逆反應(yīng)速率突然增大，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，最后不變，故C正確；
故答案為：AC；
②如果在t₃時(shí)從混合物中分離出部分CO，逆反應(yīng)速率減小，正反應(yīng)速率瞬間不變，平衡向著正向移動(dòng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大，最后不變，如圖所示：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)，題目難度中等，是一道化學(xué)反應(yīng)速率與平衡的綜合題，注意掌握平衡常數(shù)的含義、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法，題目難度中等．