Question

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=

 

，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．
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动同时υ_正增大可采取的措施有

 

（填写字母序号）．
A．缩小反应容器的容积   B．扩大反应容器的容积
C．升高温度   D．使用合适的催化剂     E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
（4）如图甲、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

 

．
（5）在830℃温度下，反应③的K值为1，在2L的密闭容器中，加入1mol CO₂和3mol H₂充分反应达平衡时，CO平衡浓度为

 

 mol/L，H₂转化率

 

．若向容器中再加入1mol CO₂和3mol H₂达到平衡后CO平衡浓度

 

mol/L，CO₂体积分数

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素,化学反应速率与化学平衡图象的综合应用

专题：化学平衡专题

分析：（1）反应①中，升高温度，化学平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动；
（2）将方程式①-②得反应③：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），K₃=

c(CO)．c(H2O)

c(CO2)．c(H2)

=

c(CO)

c(CO2)

.

1

c(H2) c(H2O)

=

K1

K2

；
升高温度根据平衡常数变化确定反应热；
（3）该反应是反应前后气体体积不变的吸热反应，平衡向正反应方向移动同时υ_正增大，可以采用升高温度的方法；
（4）①图甲中t₂时刻，正逆反应速率同等程度的增大，平衡不移动，可以采用使用催化剂、增大压强的方法；
②图乙中t₂时刻，二氧化碳浓度增大、CO浓度减小，平衡向逆反应方向移动；
（5）在830℃温度下，反应③的K值为1，开始时c（CO₂）=

1mol

2L

=0.5mol/L、c（H₂）=

3mol

2L

=1.5mol/L，
设平衡时参加反应的氢气浓度为xmol/L，
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始0.5mol/L 1.5mol/L 0  0
反应xmol/L   xmol/L  xmol/L xmol/L
平衡（0.5-x）mol/L（1.5-x）mol/L xmol/L xmol/L
化学平衡常数K=

x．x

(0.5-x)．(1.5-x)

=1，x=0.375，
据此计算平衡时CO浓度、氢气的转化率；
温度不变，化学平衡常数不变，据此进行计算．

解答： 解：（1）反应①中，升高温度，化学平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，所以正反应是吸热反应，故答案为：吸热； 
（2）将方程式①-②得反应③：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），K₃=

c(CO)．c(H2O)

c(CO2)．c(H2)

=

c(CO)

c(CO2)

.

1

c(H2) c(H2O)

=

K1

K2

，升高温度，K₁增大、K₂减小，则K₃增大，则该反应是吸热反应，故答案为：

c(CO)．c(H2O)

c(CO2)．c(H2)

；K₃=

K1

K2

；吸热；  
（3）该反应是反应前后气体体积不变的吸热反应，平衡向正反应方向移动同时υ_正增大，可以采用升高温度的方法，故选C；
（4）①该反应是反应前后气体体积不变的吸热反应，图甲中t₂时刻，正逆反应速率同等程度的增大，平衡不移动，可以采用使用催化剂、增大压强的方法，
故答案为：增大压强或使用催化剂；
②该反应是反应前后气体体积不变的吸热反应，图乙中t₂时刻，二氧化碳浓度增大、CO浓度减小，平衡向逆反应方向移动，可以采用降低温度、分离出氢气的方法，
故答案为：降低温度或从体系中分离出H₂；
（5）在830℃温度下，反应③的K值为1，开始时c（CO₂）=

1mol

2L

=0.5mol/L、c（H₂）=

3mol

2L

=1.5mol/L，
设平衡时参加反应的氢气浓度为xmol/L，
     CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始 0.5mol/L 1.5mol/L 0       0
反应  xmol/L   xmol/L  xmol/L xmol/L
平衡（0.5-x）mol/L（1.5-x）mol/L xmol/L xmol/L
化学平衡常数K=

x．x

(0.5-x)．(1.5-x)

=1，x=0.375，
则平衡时CO浓度=（0.5-0.375）mol/L=0.125mol/L，氢气的转化率=

0.375mol/L

1.5mol/L

×100%=25%；
温度不变，化学平衡常数不变，
设平衡时参加反应的CO浓度为ymol/L，开始时c（CO₂）=

2mol

2L

=1mol/L、c（H₂）=

6mol

2L

=3mol/L，
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
开始1mol/L 3mol/L 0  0
反应ymol/L ymol/L  ymol/L ymol/L
平衡（1-y）mol/L（3-y）mol/L ymol/L ymol/L
化学平衡常数K=

y．y

(1-y)．(3-y)

=1，y=0.75，
平衡时c（CO）=0.75mol/L，
二氧化碳体积分数等其物质的量分数=

1-0.75

1+3

×100%=6.25%，
故答案为：0.375；25%； 0.75；6.25%．

点评：本题考查化学平衡的计算、反应热的计算、平衡移动方向的判断等知识点，侧重考查学生分析能力、计算能力，知道外界条件对化学平衡移动的影响，知道化学平衡常数只与温度有关，题目难度中等．