Question

17．Ⅰ已知化學反應①：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），其平衡常數為K₁；化學反應②：Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g），其平衡常數為K₂．在溫度973K和1173K情況下，K₁、K₂的值分別如表：

溫度	K1	K2
973K	1.47	2.33
1173K	2.15	1.67

（1）通過表格中的數值可以推斷：反應①是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）現有反應③：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），請你寫出該反應的平衡常數K₃的數學
表達式：K₃=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$．
（3）根據反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系式K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．根據此關系式及表格數據，也能推斷出反應③是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
Ⅱ在一密閉容器中發生反應N₂+3H₂?2NH₃△H＜0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應速率與反應時間的關系如圖所示：回答下列問題：
（1）處于平衡狀態的時間段是ACDF（填選項字母）．
A．t₀～t₁　 B．t₁～t₂ C．t₂～t₃ D．t₃～t₄　 E．t₄～t₅  F．t₅～t₆
（2）t₁、t₃、t₄時刻分別改變的一個條件是（填選項）．
A．增大壓強   B．減小壓強   C．升高溫度  D．降低溫度　 E．加催化劑　 F．充入氮氣
t₁時刻C；t₄時刻B．
（3）依據（2）中的結論，下列時間段中，氨的百分含量最低的是D（填選項字母）．
A．t₀～t₁　B．t₂～t₃ C．t₃～t₄  D．t₅～t₆．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根據溫度升高平衡常數的變化判斷；
（2）依據平衡常數概念寫出反應的平衡常數計算式；
（3）利用蓋斯定律計算平衡常數之間的關系；
Ⅱ、（1）根據圖示結合v_正=v_逆，判斷是否處于平衡狀態；
（2）由圖可知，t₁正逆反應速率均增大，且逆反應速率大于正反應速率；t₄時正逆反應速率均減小，且逆反應速率大于正反應速率；
（3）由圖可知，t₁平衡逆向移動，t₃不移動，t₄平衡逆向移動，根據移動結果分析．

解答 解：Ⅰ、（1）由表中數據可知，溫度升高，①的平衡常數增大，說明平衡向正反應方向移動，則正反應吸熱，
故答案為：吸熱；
（2）依據反應CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g），根據平衡常數的概念，該反應的平衡常數K₃的數學表達式：K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$，故答案為：$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$；
（3）已知：①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）；
②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）；
利用蓋斯定律將①-②可得：③H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）；
則K₃=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，依據圖表平衡常數數據分析，溫度升高$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$增大，說明平衡正向進行，反應是吸熱反應；
故答案為：K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；吸熱；
Ⅱ、（1）根據圖示可知，t₀～t₁、t₂～t₃、t₃～t₄、t₅～t₆時間段內，v_正、v_逆相等，反應處于平衡狀態，故答案為：ACDF；
（2）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，可知，該反應為放熱反應，且為氣體體積減小的反應，則由圖可知，t₁正逆反應速率均增大，且逆反應速率大于正反應速率，改變條件應為升高溫度；
t₄時正逆反應速率均減小，且逆反應速率大于正反應速率，改變條件應為減小壓強，
故答案為：C；B；
（3）由圖可知，t₁平衡逆向移動，t₃不移動，t₄平衡逆向移動，均使氨氣的含量減少，則t₀～t₁氨氣的含量最大，t₅～t₆氨氣的含量最小．
故答案為：D．

點評 本題考查化學平衡影響因素的分析判斷，平衡常數的計算應用，數據處理的能力，題目難度中等．