Question

3．反应Fe（固）+CO₂（气）?FeO（固）+CO（气）的平衡常数为K₁；
反应Fe（固）+H₂O（气）?FeO（固）+H₂（气）的平衡常数为K₂．
在不同温度时K₁、K₂的值如下表：

温度（绝对温度）	K1	K2
973	1.47	2.38
1173	2.15	1.67

（1）推导反应CO₂（气）+H₂（气）?CO（气）+H₂O（气）的平衡常数K与K₁、K₂的关系式：$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．
（2）计算K值：温度为973开时K=0.618；1173开时：K=1.29．通过K值的计算（1）反应是吸热 反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）在一体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO₂和H₂，在1173开时发生反应并记录前5min的浓度，第6min时改变了反应的条件．各物质的浓度变化如下表：

时间/min	CO2	H2	CO	H2O
0	0.2000	0.3000	0	0
2	0.1740	0.2740	0.0260	0.0260
3	C1	C2	C3	C3
4	C1	C2	C3	C3
5	0.0727	0.1727	0.1273	0.1273
6	0.0350	0.1350	0.1650

①前2min，用CO表示的该化学反应的速率是：0.0013mol/（L．min）．
②在3～4min之间，反应处于平衡状态（填“平衡”或“非平衡”）．
③第6min时，平衡向正反应方向移动，可能的原因是升高温度或移走水蒸气．

Answer 1

分析 （1）Fe（固）+CO₂（气）?FeO（固）+CO（气）的平衡常数K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$
Fe（固）+H₂O（气）?FeO（固）+H₂（气）的平衡常数K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$
CO₂（气）+H₂（气）?CO（气）+H₂O（气）的平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）根据K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$计算平衡常数，温度升高，若平衡常数增大，正反应为吸热反应，若平衡常数减小，正反应为放热反应；
（3）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；
②可逆反应到达平衡时，各组分的浓度保持不变；
③表中5min-6min之间，CO₂浓度降低0.0377mol/L、H₂的浓度减小0.0377mol/L、CO的浓度增大0.0377mol/L，平衡正向移动，可能是改变温度或移走水蒸气．

解答 解：（1）Fe（固）+CO₂（气）?FeO（固）+CO（气）的平衡常数K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$
Fe（固）+H₂O（气）?FeO（固）+H₂（气）的平衡常数K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$
CO₂（气）+H₂（气）?CO（气）+H₂O（气）的平衡常数K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$÷$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案为：$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）温度为973K时平衡常数K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{1.47}{2.38}$=0.618，温度为1173K时，平衡常数K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{2.15}{1.67}$=1.29，温度升高，平衡常数增大，则正反应为吸热反应，
故答案为：0.618；1.29；吸热；
（3）①前2min，用CO表示的该化学反应的速率v（CO）=$\frac{\frac{0.026mol}{10L}}{2min}$=0.0013mol/（L．min），
故答案为：0.0013mol/（L．min）；
②由表中数据可知，3min、4min时，反应混合物对应物质的浓度不变，处于与平衡状态，
故答案为：平衡；
③表中5min-6min之间，CO₂浓度降低0.0377mol/L、H₂的浓度减小0.0377mol/L、CO的浓度增大0.0377mol/L，平衡向正反应移动，正反应为吸热反应，可能是升高温度，由于水蒸气物质的量未知，也可能是移走水蒸气，
故答案为：正反应；升高温度或移走水蒸气．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数、反应速率、平衡状态特征等，较好的考查学生分析解决问题的能力，难度中等，（3）中③注意分析浓度变化判断改变条件．