Question

3．已知化學(xué)反應(yīng)①：
Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g），其平衡常數(shù)為K₁；化學(xué)反應(yīng)②：
Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g），其平衡常數(shù)為K₂．在溫度
973K和1173K情況下，K₁、K₂的值分別如下：

溫度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

（1）通過表格中的數(shù)值可以推斷：反應(yīng)①是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）現(xiàn)有反應(yīng)③：CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g），請(qǐng)你寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₃的數(shù)學(xué)表達(dá)式：K₃=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$．
（3）根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系式K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．據(jù)此關(guān)系式及上表數(shù)據(jù)，也能推斷出反應(yīng)③是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可采取的措施有DF（填寫序號(hào)）．
A．縮小反應(yīng)容器容積    B．?dāng)U大反應(yīng)容器容積
C．降低溫度    D．升高溫度
E．使用合適的催化劑    F．設(shè)法減少CO的量
（4）圖甲、乙分別表示反應(yīng)③在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡、在t₂時(shí)刻因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況：
①圖甲中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件是加入催化劑或增大體系的壓強(qiáng)．
②圖乙中t₂時(shí)刻發(fā)生改變的條件是降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量．

Answer 1

分析 （1）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)；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
（3）反應(yīng)③=反應(yīng)①-反應(yīng)②，則反應(yīng)③的平衡常數(shù)為反應(yīng)①與反應(yīng)②的平衡常數(shù)商，從表格數(shù)值可知，隨溫度升高K₃增大，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)；
A．縮小反應(yīng)容器容積，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)；
B．?dāng)U大反應(yīng)容器容積，壓強(qiáng)減小，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；
C．降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
D．升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
E．使用合適的催化劑，不影響平衡移動(dòng)；
F．設(shè)法減少CO的量，平衡向生成CO的方向移動(dòng)；
（4）①?gòu)膱D甲可以看出，t₂時(shí)刻平衡方向沒有移動(dòng)，變化的是化學(xué)反應(yīng)速率，所以其條件是使用了催化劑；又因?yàn)榉磻?yīng)③是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)速率也提高；
②圖乙中t₂時(shí)刻后，CO₂濃度增大，CO濃度減小，所以可以通過使平衡左移來達(dá)到，條件可以是降低溫度，也可以采用增加水蒸氣的量或者減少氫氣的量．

解答 解：（1）K₁（973K時(shí)）＜K₁（1173K時(shí)），說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，所以反應(yīng)①是一個(gè)吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱；
（2）反應(yīng)③：CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K₃=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$；
（3）反應(yīng)③=反應(yīng)①-反應(yīng)②，則反應(yīng)③的平衡常數(shù)K₃=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}}{\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，從表中數(shù)據(jù)可知，K₁隨溫度升高增大，K₂隨溫度升高減小，則隨溫度升高K₃增大，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)③是吸熱反應(yīng)；
A．縮小反應(yīng)容器容積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)氣體氣體體積不變，平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．?dāng)U大反應(yīng)容器容積，壓強(qiáng)減小，反應(yīng)氣體氣體體積不變，平衡不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故D正確；
E．使用合適的催化劑，可以加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動(dòng)，故E錯(cuò)誤；
F．設(shè)法減少CO的量，平衡向生成CO的方向移動(dòng)，即平衡正向移動(dòng)，故F正確，
故答案為：K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；吸熱；DF；
（4）①?gòu)膱D甲可以看出，t₂時(shí)刻平衡方向沒有移動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以其條件是使用了催化劑；又因?yàn)榉磻?yīng)③是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)速率也提高，
故答案為：加入催化劑或增大體系的壓強(qiáng)；
②圖乙中t₂時(shí)刻后，CO₂濃度增大，CO濃度減小，所以可以通過使平衡左移來達(dá)到，條件可以是降低溫度，也可以采用增加水蒸氣的量或者減少氫氣的量，
故答案為：降低溫度或增加水蒸氣的量或減少氫氣的量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素與圖象，平衡常數(shù)只受溫度影響，注意對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的理解．