Question

已知：
反應(yīng)①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常數(shù)為K₁
反應(yīng)②Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g）平衡常數(shù)為K₂
反應(yīng)③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g）平衡常數(shù)為K₃
測得在不同溫度下，K₁、K₂值如下：

溫度/℃	K1	K2
500	1.00	3.15
700	1.47	2.26
900	2.40	1.60

（1）若500℃時進行反應(yīng)①，CO₂起始濃度為2mol?L^-1，達到平衡時CO₂轉(zhuǎn)化率為

 

．
（2）反應(yīng)②的焓變△H

 

0（填＞、＜、=）．
（3）700℃反應(yīng)②達到平衡，使得該平衡向右移動，其它條件不變時，可以采取的措施有

 

 （填序號）
A．縮小反應(yīng)器體積    B．加入水蒸氣 　C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑
（4）如圖各圖象符合反應(yīng)①的是

 

（填序號）（圖中v是速率、φ為混合物中CO含量，T為溫度）．

（5）900℃進行反應(yīng)③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），其平衡常數(shù)K₃的數(shù)值為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常數(shù)為K₁，若500℃時進行反應(yīng)①，CO₂起始濃度為2mol?L^-1，令平衡時CO的濃度為cmol/L，根據(jù)三段式用c表示出平衡時各成分的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化判斷平衡移動方向，分析反應(yīng)熱量變化，由表中數(shù)據(jù)可知，對于反應(yīng)②，溫度越高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，逆反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（3）700℃反應(yīng)②達到平衡，使得該平衡向右移動，依據(jù)反應(yīng)特征和平衡移動原理分析判斷；
（4）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動，故圖象表示正反應(yīng)吸熱反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)①的熱效應(yīng)判斷；
B、由圖可知，最高點到達平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)①的熱效應(yīng)判斷；
C、由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達平衡時，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)①的熱效應(yīng)判斷；
（5）依據(jù)反應(yīng)①②的平衡常數(shù)計算反應(yīng)③的平衡常數(shù)．

解答： 解：（1）令平衡時CO的濃度為cmol/L，則：
             Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開始（mol/L）：2                  0
變化（mol/L）：c                  c
平衡（mol/L）：2-c                 c
故

c

2-c

=1，解得c=1，所以達到平衡時CO₂轉(zhuǎn)化率=

1mol/L

2mol/L

×100%=50%；
故答案為：50%；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，對于反應(yīng)②，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)進行，△H＜0，
故答案為：＜；
（3）700℃反應(yīng)②達到平衡，F(xiàn)e（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g），依據(jù)平衡常數(shù)分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使得該平衡向右移動；
A．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，縮小反應(yīng)器體積，壓強增大，平衡不移動，故A不符合；
B．加入水蒸氣，平衡向正反應(yīng)移動，故B符合；
C．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度到900℃，平衡向逆反應(yīng)移動，故C不符合；
D．使用合適的催化劑，加快反應(yīng)速率，平衡不移動，故D不符合；
故答案為：B；
（4）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動，故圖象表示正反應(yīng)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)①正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，圖象與實際相符合，故A正確；
B、由圖可知，最高點到達平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，圖象與實際不相符，故B錯誤；
C、由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達平衡時，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，圖象與實際不相符，故C錯誤；
故答案為：A；
（5）900℃進行反應(yīng)反應(yīng)
①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常數(shù)為K₁=

c(CO)

c(CO2)

反應(yīng)②Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g）平衡常數(shù)為K₂=

c(H2)

c(H2O)

③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），其平衡常數(shù)K₃=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

K1

K2

=

2.4

1.6

=1.50，
故答案為：1.50．

點評：本題目綜合性較大，涉及反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)、化學平衡計算、影響反應(yīng)速率與化學平衡移動的因素、蓋斯定律與反應(yīng)熱的計算等，難度中等．