Question

已知反應(yīng)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol-1,平衡常數(shù)為K;

反應(yīng)②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) ΔH=bkJ·mol-1;

反應(yīng)③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=ckJ·mol-1。測得在不同溫度下,K值如下:

溫度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

 

(1)若500 ℃時(shí)進(jìn)行反應(yīng)①,CO2的起始濃度為2 mol·L-1,CO的平衡濃度為 。(2)反應(yīng)①為 (選填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(3)700 ℃時(shí)反應(yīng)①達(dá)到平衡狀態(tài),要使該平衡向右移動,其他條件不變時(shí),可以采取的措施有 (填序號)。A.縮小反應(yīng)器體積 B.通入CO2

C.溫度升高到900 ℃ D.使用合適的催化劑

E.增加Fe的量

(4)下列圖像符合反應(yīng)①的是 (填序號)(圖中v為速率,φ為混合物中CO含量,T為溫度且T1>T2)。

(5)由反應(yīng)①和②可求得,反應(yīng)2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH= 。

(6)請運(yùn)用蓋斯定律寫出Fe(固體)被O2(氣體)氧化得到Fe2O3(固體)的熱化學(xué)方程式: 。

 

Answer 1

(1)1 mol·L-1 (2)吸熱 (3)BC (4)A

(5)2(a+b) kJ·mol-1 (6)2Fe(s)+3/2O2(g)Fe2O3(s) ΔH=(3b-c) kJ·mol-1

【解析】（1）（2）依據(jù)反應(yīng)①,可寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=,從表中數(shù)據(jù)觀察到:K值隨溫度升高而增大,說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。在500 ℃時(shí),假設(shè)CO2轉(zhuǎn)化了x mol·L-1,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),有下式成立:K==1.00,解得x=1,即平衡時(shí)CO的濃度為1 mol·L-1。

(3)中,700 ℃時(shí)反應(yīng)①達(dá)到平衡,要使該平衡向右移動,可以升高體系溫度、增大反應(yīng)物濃度(通入CO2),注意不要錯選選項(xiàng)E,因?yàn)榉磻?yīng)物Fe是固體,改變固體或純液體的量對平衡無影響。

(4)中,圖像A是溫度改變對反應(yīng)速率的影響,由于反應(yīng)①的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以升高溫度,正逆反應(yīng)速率均增大,但正反應(yīng)速率增大的幅度大,故A正確。圖像B是溫度改變對混合物中CO含量的影響,溫度較低時(shí)反應(yīng)不進(jìn)行,隨著溫度升高混合物中CO的含量逐漸增大,不會減小,故B錯誤。圖像C中T1>T2,溫度升高平衡向右移動,則CO的含量高,故C錯誤。

(5)中,由反應(yīng)①和②,進(jìn)行如下處理:①+②,得到:

Fe(s)+O2(g)FeO(s) ΔH=(a+b) kJ·mol-1,

故反應(yīng)2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=2(a+b) kJ·mol-1。

(6)中,由反應(yīng)③和②,進(jìn)行如下處理:③-②×3,得到:

Fe2O3(s)2Fe(s)+O2(g) ΔH=(c-3b) kJ·mol-1,

所以Fe固體被O2氧化得到Fe2O3固體的熱化學(xué)方程式為:

2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s) ΔH=(3b-c) kJ·mol-1。