题目内容
【题目】已知化学反应①: Fe(s)+CO2(g)═FeO(s)+CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:
Fe(s)+H2O(g)═FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2 . 在温度
973K和1173K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度 | K1 | K2 |
973K | 1.47 | 2.38 |
1173K | 2.15 | 1.67 |
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是(填“吸热”或“放热”)反应.
(2)现有反应③:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3= .
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式 . 据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是(填“吸热”或“放热”)反应,要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有(填写序号). A.缩小反应容器容积 B.扩大反应容器容积
C.降低温度 D.升高温度
E.使用合适的催化剂 F.设法减少CO的量
(4)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况: ①图甲中t2时刻发生改变的条件是 .
②图乙中t2时刻发生改变的条件是 .
【答案】
(1)吸热
(2)
(3)K3= ;吸热;DF
(4)加入催化剂或增大体系的压强;降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量
【解析】解:(1)K1(973K时)<K1(1173K时),说明升高温度平衡正向移动,所以反应①是一个吸热反应,所以答案是:吸热;(2)反应③:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3= , 所以答案是: ;(3)反应③=反应①﹣反应②,则反应③的平衡常数K3= = = ,从表中数据可知,K1随温度升高增大,K2随温度升高减小,则随温度升高K3增大,说明升高温度平衡正向移动,反应③是吸热反应;
A.缩小反应容器容积,压强增大,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故A错误;
B.扩大反应容器容积,压强减小,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故B错误;
C.正反应为吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,故C错误;
D.正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,故D正确;
E.使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故E错误;
F.设法减少CO的量,平衡向生成CO的方向移动,即平衡正向移动,故F正确,
所以答案是:K3= ;吸热;DF;(4)①从图甲可以看出,t2时刻平衡方向没有移动,化学反应速率加快,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,反应速率也提高,
所以答案是:加入催化剂或增大体系的压强;
②图乙中t2时刻后,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量或者减少氢气的量,
所以答案是:降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量.
【考点精析】解答此题的关键在于理解化学平衡状态本质及特征的相关知识,掌握化学平衡状态的特征:“等”即 V正=V逆>0;“动”即是动态平衡,平衡时反应仍在进行;“定”即反应混合物中各组分百分含量不变;“变”即条件改变,平衡被打破,并在新的条件下建立新的化学平衡;与途径无关,外界条件不变,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,都可建立同一平衡状态(等效).