Question

17．（1）反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁，平衡常数为K₁反应Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）△H₂，平衡常数为K₂在不同温度时K₁、K₂的值如下表：

	700℃	900℃
K1	1.47	2.15
K2	2.38	1.67

反应CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H，平衡常数K，则△H=△H₁-△H₂（用△H₁和△H₂表示），K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$（用K₁和K₂表示），且由上述计算可知，反应CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）是吸热反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂气体，发生反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，CO₂的浓度与时间的关系如图1所示：

①该条件下反应的平衡常数为2.0；若铁粉足量，CO₂的起始浓度为2.0mol•L^-1，则平衡时CO₂的浓度为$\frac{2}{3}$mol•L^-1．
②下列措施中能使平衡时$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$增大的是A（填序号）．
A．升高温度　　　　　　　B．增大压强
C．再充入一定量的CO₂    D．再加入一定量铁粉
（3）对于可逆反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图2．
①从图中看到，反应在t₂时达平衡，在t₁时改变了某种条件，改变的条件可能是AC．
A．升温       B．增大CO₂浓度      C．使用催化剂
②如果在t₃时从混合物中分离出部分CO，t₄～t₅时间段反应处于新平衡状态，请在图上画出t₃～t₅的V（逆）变化曲线．

Answer 1

分析 （1）据已知热化学方程式，利用盖斯定律解答；据化学平衡常数表达式分析；
（2）①依据平衡常数概念写出，用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度的幂次方乘积得到平衡常数表达式，代入图上数据即可求K；据K求算二氧化碳的平衡浓度；
②$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$是该反应的平衡常数表达式，平衡常数随温度变化，结合平衡移动原理分析判断；
（3）①根据右图t₁时刻，反应速率突然增大以及逆反应速率后来逐渐增大最后不变；
②根据分离出部分CO，逆反应速率减小，正反应速率瞬间不变画出t₃～t₅的v（逆）变化曲线．

解答 解：（1）已知①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁，②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）△H₂，据盖斯定律，①-②得：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H=△H₁-△H₂；反应的K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$，K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，所以K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；K₁随温度的升高而增大，K₂随温度升高而减小，则K随温度升高而增大，说明正反应吸热，故答案为：△H₁-△H₂；$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；吸热；
（2）①据图分析平衡时二氧化碳和CO的浓度分别为0.5mol/L和1mol/L，K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$=$\frac{1.0mol/L}{0.5mol/L}$=2.0；若CO₂的起始浓度为2.0mol•L^-1，据方程式可知，反应的二氧化碳的浓度与生成CO浓度相等，设为xmol/L，则平衡时二氧化碳浓度为（2.0-x）mol/L，K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$=$\frac{x}{2.0-x}$=2.0，x=$\frac{4}{3}$，平衡时二氧化碳浓度=2.0-$\frac{4}{3}$=$\frac{2}{3}$mol/L，
故答案为：2.0；$\frac{2}{3}$；
②平衡常数随温度变化，不随浓度压强等因素变化，反应是吸热反应，升温平衡时K增大；
A．升高温度，平衡正向进行，平衡常数增大，故A正确；
B．增大压强，平衡不动，平衡常数不变，故B错误；
C．充入一定量CO₂，平衡正向进行，但平衡常数不变，故C错误；
D．再加入一定量铁粉，平衡常数不变，故D错误；
故答案为：A．
（3）①A．升温，正、逆反应速率突然增大，随着反应的进行，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，最后不变，故A正确；
B．增大CO₂的浓度，正反应速率突然增大，逆反应速率瞬间不变，故B错误；
C．使用催化剂，正、逆反应速率突然增大，随着反应的进行，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，最后不变，故C正确；
故答案为：AC；
②如果在t₃时从混合物中分离出部分CO，逆反应速率减小，正反应速率瞬间不变，平衡向着正向移动，随着反应的进行，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大，最后不变，如图所示：，
故答案为：．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学平衡的影响因素等知识，题目难度中等，是一道化学反应速率与平衡的综合题，注意掌握平衡常数的含义、化学平衡状态的判断方法，题目难度中等．