题目内容
【题目】铁及碳的化合物在社会生产、生活中有着广泛的应用。请回答下列问题:
(1)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一。
已知:①Fe3O4(s)+4C(s)3Fe(s)+4CO(g) △H=+646.0kJmol﹣1
②C(s)+CO2(g)2CO(g) △H=+172.5kJmol﹣1
则Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)△H=___。
(2)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)△H的平衡常数为K,在不同温度下,K值如下:
温度/K | 973 | 1173 | 1373 | 1573 |
K | 1.47 | 2.15 | 3.36 | 8.92 |
①从表中数据可推断,该反应是___(填“放热”或“吸热”)反应。
②温度为973K时,在某恒容密闭容器中发生上述反应。下列有关说法能说明该反应已达到平衡状态的是___(填字母)。
A.c(CO2)=c(CO)
B.v正(CO2)=v逆(CO)
C.体系压强不变
D.混合气体中c(CO)不变
(3)如图图1、2表示反应:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)△H>0有关量与反应时间之间的关系:
①图2中若t1=0.5min,则0~t1时间段内,H2O的平均反应速率v(H2O)=___molL﹣1s﹣1。
②图1中t2时刻改变的条件是___(任写两种,下同);图2中t2时刻改变的条件是___。
【答案】﹣44.0kJ/mol 吸热 BD 0.001molL﹣1s﹣1 加入催化剂或增大压强 降低温度或增大水蒸气浓度或减小氢气浓度
【解析】
(1) ①Fe3O4(s)+4C(s)3Fe(s)+4CO(g) △H=+646.0kJmol﹣1
②C(s)+CO2(g)2CO(g) △H=+172.5kJmol﹣1
①-2×② 得:Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)△H= - 44.0 kJmol﹣1
答案为:﹣44.0kJ/mol
(2) ①从表中数据可以看出,温度升高,K值增大,说明升高温度,平衡正向移动,从而得出正反应为吸热反应。答案为:吸热
②A.c(CO2)=c(CO),可能为某一时间点瞬时关系,不一定是平衡状态;
B.v正(CO2)=v逆(CO),方向相反,数值之比等于化学计量数之比,为平衡状态;
C.体系压强不变,不一定是平衡状态,因为反应前后的气体分子数相等;
D.混合气体中c(CO)不变,是平衡状态。
故答案为:BD
(3) ①由图2可知,t1=0.5min,则0~t1时间段内,c(CO)= 0.03mol/L,则c(H2)= 0.03mol/L,
答案为0.001molL﹣1s﹣1
②从图1中可以看出,t2时刻改变某条件后,化学反应速率突然增大,但平衡不发生移动,所以此条件为催化剂或加压(反应前后气体分子数相等)。答案为催化剂或加压
图2中t2时刻改变某条件,CO2的浓度不断增大,CO的浓度不断减小,此条件应为降低温度或增大水蒸气浓度或减小氢气浓度。答案为降低温度或增大水蒸气浓度或减小氢气浓度