Question

2．鐵可以形成多種氧化物、氫氧化物和鹽類．鐵與二氧化碳、水在某一密閉體系中反應情況如下表所示：

化學反應	平衡常數	溫度
		973K	1173K
ⅠFe（s）+CO2（g）=FeO（s）+CO（g）	K1	1.47	2.15
ⅡFe（s）+H2O（g）=FeO（s）+H2（g）	K2	2.38	1.67
ⅢCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）	K3	？	？

完成下列填空：
（1）反應Ⅰ是吸熱（選填“吸熱”，“放熱”）反應．根據反應Ⅰ與Ⅱ可以推導出同溫下K₁、K₂與K₃之間的關系，則K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）973K時，若反應Ⅲ在一個容積為2L的反應容器內2min時達到平衡，有3mol電子發生轉移，則在2min內v（CO₂）=0.375mol•（L•s）^-1．若壓縮容器的容積為原來的一半，平衡將不移動（選填“向左”，“向右”，“不”），CO₂的濃度將增大（選填“增大”，“減小”，“不變”）．使該反應的平衡轉化率及平衡常數都增大的措施有降低溫度．

Answer 1

分析 （1）分析平衡常數隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正反應是吸熱反應；依據反應①②③的平衡常數表達式計算得到K₁、K₂、K₃的關系；
（2）依據電子轉移計算反應的二氧化碳物質的量，結合化學反應速率概念計算V=$\frac{△c}{△t}$得到；反應前后氣體體積不變，改變壓強平衡不動，但體積減小物質濃度增大，使該反應的平衡轉化率及平衡常數都增大的措施應使平衡正向進行，計算不同溫度下反應③的平衡常數，比較分析反應是吸熱反應，升溫平衡正向進行，平衡常數、反應物轉化率增大．

解答 解：（1）平衡常數隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正反應是吸熱反應，
①Fe（s）+CO₂（g）=FeO（s）+CO（g），K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，
②Fe（s）+H₂O（g）=FeO（s）+H₂（g），K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，
③CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），K₃=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$，
所以平衡常數的關系是K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，
故答案為：吸熱；$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$；
（2）973K時，若反應③在一個容積為2L的反應容器內2min時達到平衡，反應CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），每反應生成1molCO₂，電子轉移2mol，有3mol電子發生轉移，反應的二氧化碳物質的量為1.5mol，則在2min內v（CO₂）=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{2min}$=0.375 mol•（L•s）^-1；
若壓縮容器的容積為原來的一半，反應前后是氣體體積不變的反應，平衡不移動，CO₂的濃度將增大，依據（1）計算可知K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，973K時K₃=$\frac{2.38}{1.47}$=1.62，1173K時K₃=$\frac{1.67}{2.15}$=0.78，所以隨溫度升高，反應③平衡常數減小，說明正反應是放熱反應，使該反應的平衡轉化率及平衡常數都增大需要平衡正向進行，所以采取的措施是降低溫度；
故答案為：0.375 mol•（L•s）^-1；不；增大；降低溫度．

點評 本題考查了化學平衡影響因素、平衡常數的計算應用，主要是平衡移動原理的分析判斷，明確化學平衡及其影響為解答關鍵，注意掌握化學平衡常數的概念及表達式，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．