Question

下列三個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)（K₁、K₂、K₃）與溫度的關(guān)系分別如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	溫度
		973K	1173K
①Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）	K1	1.47	2.15
②Fe（s）+H2O（g）?FeO（s）+H2（g）	K2	2.38	1.67
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）	K3	？	？

請回答：
（1）反應(yīng)①是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）要使反應(yīng)①在一定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動，可采取的措施有

 

（填寫字母序號）．
A．縮小反應(yīng)容器的容積    B．?dāng)U大反應(yīng)容器的容積    C．升高溫度
D．使用合適的催化劑      E．減小平衡體系中的CO的濃度
（3）若反應(yīng)③的逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示：

①可見反應(yīng)在t₁、t₃、t₇時都達(dá)到了平衡，而t₂、t₈時都改變了一種條件，試判斷改變的是什么條件：t₂時

 

； t₈時

 

．
②若t₄時降壓，t₆時增大反應(yīng)物的濃度，請在圖中畫出t₄～t₆時逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系線．
（4）酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如下：

①步驟（i）中Cu₂（OH）₂CO₃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②步驟（ii）所加試劑起調(diào)節(jié)pH作用的離子是

 

（填離子符號）．
③步驟（iv）除去雜質(zhì)的化學(xué)方程式可表示為：3Fe³⁺+NH

+ 4

+2SO

2- 4

+6H₂O=NH₄Fe（SO₄）₂（OH）₆↓+6H⁺
；過濾后母液的pH=2.0，c（Fe³⁺）=a mol?L^-1，c（NH₄⁺）=b mol?L^-1，c（SO

2- 4

）=d mol?L^-1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（用含a、b、d的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動以及平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
（2）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析；
（3）①該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的且是正反應(yīng)是放熱的化學(xué)反應(yīng)，t₂時逆反應(yīng)速率增大，且平衡時反應(yīng)速率大于t₂時反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動，t₈時反應(yīng)速率增大，但平衡不移動，根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響來分析解答；
②t₄時降壓，逆反應(yīng)速率減小，但平衡不移動，t₆時增大反應(yīng)物的濃度，t₆點(diǎn)逆反應(yīng)速率不變，平衡向正反應(yīng)方向移動，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逆反應(yīng)速率增大，大于原平衡濃度；
（4）①堿式碳酸銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水；
②硫酸氫銨加入溶液中調(diào)節(jié)溶液PH是為了和i步驟中加入的過量硫酸反應(yīng)同時提高溶液PH利于除去鐵離子；銨根離子不反應(yīng)，所以是碳酸氫根離子；
③依據(jù)平衡常數(shù)的概念計算，用生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度的冪次方乘積．

解答： 解：（1）升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
（2）Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的且是正反應(yīng)是吸熱的化學(xué)反應(yīng)，所以壓強(qiáng)對該反應(yīng)無影響，要使該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，可以升高溫度、增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度等分析；
A．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，縮小反應(yīng)容器的容積，增大壓強(qiáng)不改變化學(xué)平衡，平衡不動，故A不符合；
B．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，擴(kuò)大反應(yīng)容器的容積減小壓強(qiáng)不改變化學(xué)平衡，平衡不動，故B不符合；    
C．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向進(jìn)行，故C符合；
D．使用合適的催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，故D不符合；      
E．減小平衡體系中的CO的濃度，平衡正向進(jìn)行，故E符合；
故選：CE；
（3）①該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的且是正反應(yīng)是放熱的化學(xué)反應(yīng)，t₂時逆反應(yīng)速率增大，且平衡時反應(yīng)速率大于t₂時反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動，改變的條件為增大生成物濃度或升高溫度；
t₈時反應(yīng)速率增大，但平衡不移動，改變的條件為使用催化劑；
故答案為：增大生成物濃度或升高溫度；使用催化劑；
②t₄時降壓，逆反應(yīng)速率減小，小于原平衡速率，但平衡不移動，t₆時增大反應(yīng)物的濃度，t₆點(diǎn)逆反應(yīng)速率不變，平衡向正反應(yīng)方向移動，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逆反應(yīng)速率增大，大于原平衡速率，所以其圖象為：，
故答案為：；
（4）①堿式碳酸銅與硫酸反應(yīng)的方程式直接寫，用觀察法配平．Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
②題目要求調(diào)高PH，銨根離子顯酸性，碳酸氫根離子顯堿性，則起作用的離子是碳酸氫根離子，故答案為；HCO₃^-；
③除去雜質(zhì)的化學(xué)方程式可表示為：3Fe³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+6H₂O=NH₄Fe₃ （SO₄）₂（OH）₆+6H⁺；過濾后母液的pH=2.0，c（Fe³⁺）=a mol?L^-1，c（ NH₄⁺）=b mol?L^-1，c（ SO₄^2-）=d mol?L^-1，氫離子濃度為10^-2，依據(jù)K的表達(dá)式寫出K=

c6(H+)

c2(SO42-)c3(Fe3+)c(NH4+)

=

10-12

a3bd2

；
故答案為：

10-12

a3bd2

．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡影響因素，化學(xué)反應(yīng)速率影響因素分析判斷，工藝流程的分析判斷，物質(zhì)分離的方法和試劑選擇方法，平衡常數(shù)的計算，沒有在流程上設(shè)置障礙，問題設(shè)計平實(shí)，難度不大．平衡常數(shù)計算簡單，只要代入即可，沒有復(fù)雜的數(shù)學(xué)變換，降低了難度．對圖中信息的獲取要求較高．