Question

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

	700℃	900℃
K1	1.47	2.15
K2	2.38	1.67

反應CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H，平衡常數K，則△H=△H₁-△H₂（用△H₁和△H₂表示），K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$（用K₁和K₂表示），且由上述計算可知，反應CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）是吸熱反應（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，發生反應Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，CO₂的濃度與時間的關系如圖1所示：

①該條件下反應的平衡常數為2.0；若鐵粉足量，CO₂的起始濃度為2.0mol•L^-1，則平衡時CO₂的濃度為$\frac{2}{3}$mol•L^-1．
②下列措施中能使平衡時$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$增大的是A（填序號）．
A．升高溫度　　　　　　　B．增大壓強
C．再充入一定量的CO₂    D．再加入一定量鐵粉
（3）對于可逆反應Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），該反應的逆反應速率隨時間變化的關系如圖2．
①從圖中看到，反應在t₂時達平衡，在t₁時改變了某種條件，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時從混合物中分離出部分CO，t₄～t₅時間段反應處于新平衡狀態，請在圖上畫出t₃～t₅的V（逆）變化曲線．

Answer 1

分析 （1）據已知熱化學方程式，利用蓋斯定律解答；據化學平衡常數表達式分析；
（2）①依據平衡常數概念寫出，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度的冪次方乘積得到平衡常數表達式，代入圖上數據即可求K；據K求算二氧化碳的平衡濃度；
②$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$是該反應的平衡常數表達式，平衡常數隨溫度變化，結合平衡移動原理分析判斷；
（3）①根據右圖t₁時刻，反應速率突然增大以及逆反應速率后來逐漸增大最后不變；
②根據分離出部分CO，逆反應速率減小，正反應速率瞬間不變畫出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，據蓋斯定律，①-②得：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H=△H₁-△H₂；反應的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，說明正反應吸熱，故答案為：△H₁-△H₂；$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；吸熱；
（2）①據圖分析平衡時二氧化碳和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，據方程式可知，反應的二氧化碳的濃度與生成CO濃度相等，設為xmol/L，則平衡時二氧化碳濃度為（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平衡常數隨溫度變化，不隨濃度壓強等因素變化，反應是吸熱反應，升溫平衡時K增大；
A．升高溫度，平衡正向進行，平衡常數增大，故A正確；
B．增大壓強，平衡不動，平衡常數不變，故B錯誤；
C．充入一定量CO₂，平衡正向進行，但平衡常數不變，故C錯誤；
D．再加入一定量鐵粉，平衡常數不變，故D錯誤；
故答案為：A．
（3）①A．升溫，正、逆反應速率突然增大，隨著反應的進行，生成物的濃度增大，逆反應速率增大，最后不變，故A正確；
B．增大CO₂的濃度，正反應速率突然增大，逆反應速率瞬間不變，故B錯誤；
C．使用催化劑，正、逆反應速率突然增大，隨著反應的進行，生成物的濃度增大，逆反應速率增大，最后不變，故C正確；
故答案為：AC；
②如果在t₃時從混合物中分離出部分CO，逆反應速率減小，正反應速率瞬間不變，平衡向著正向移動，隨著反應的進行，生成物的濃度逐漸增大，逆反應速率逐漸增大，最后不變，如圖所示：，
故答案為：．

點評 本題考查了化學平衡狀態的判斷、化學平衡的影響因素等知識，題目難度中等，是一道化學反應速率與平衡的綜合題，注意掌握平衡常數的含義、化學平衡狀態的判斷方法，題目難度中等．