题目内容
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：
（1）现有反应③：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g），平衡常数为K3
①请根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式为 ．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．
②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
i图甲中t2时刻发生改变的条件是 （答出所有可能情况）．
ii图乙中t2时刻发生改变的条件是 （答出所有可能情况）．
（2）在容积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应．
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
有关物质的浓度随时间变化如图所示．
①从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v（H2）= ．
②若其它条件不变，只将温度提高到800℃，再次达平衡时，n（CH3OH）/n（CO2）比值 （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）上述反应中的氢气还可用于工业上合成氨气．请回答下列问题：
在25℃下，将a mol?L-1的氨水与0.01mol?L-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c（NH4+）=c（Cl-），用含a的代数式表示NH3?H2O的电离常数Kb= ．
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请根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式为
②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
i图甲中t2时刻发生改变的条件是
ii图乙中t2时刻发生改变的条件是
（2）在容积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应．
CO2（g）+3H2（g）
| ||
| 101kPa |
有关物质的浓度随时间变化如图所示．
①从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v（H2）=
②若其它条件不变，只将温度提高到800℃，再次达平衡时，n（CH3OH）/n（CO2）比值
（3）上述反应中的氢气还可用于工业上合成氨气．请回答下列问题：
在25℃下，将a mol?L-1的氨水与0.01mol?L-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c（NH4+）=c（Cl-），用含a的代数式表示NH3?H2O的电离常数Kb=
考点：化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）①依据反应①②③平衡常数表达式计算推出K3的计算式；
②根据图甲中t2时刻改变条件，正逆反应速率都增大但平衡不移动，然后化学平衡影响因素分析平衡移动方向；
根据图乙中t2时刻改变条件，平衡向逆反应方向移动，然后化学平衡影响因素分析平衡移动方向；
（2）①图象分析计算甲醇的反应速率，结合速率之比等于化学方程式计量数之比得到氢气反应速率；
②反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
（3）结合溶液的电荷守恒以及电离平衡常数概念解答．
②根据图甲中t2时刻改变条件，正逆反应速率都增大但平衡不移动，然后化学平衡影响因素分析平衡移动方向；
根据图乙中t2时刻改变条件，平衡向逆反应方向移动，然后化学平衡影响因素分析平衡移动方向；
（2）①图象分析计算甲醇的反应速率，结合速率之比等于化学方程式计量数之比得到氢气反应速率；
②反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
（3）结合溶液的电荷守恒以及电离平衡常数概念解答．
解答：
解：（1）①根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式：
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=
；
化学反应③：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g），平衡常数为K3 =
K3=
=
；
温度为973K时K3=
=0.62，温度为1173K时K3=
=1.29，
温度升高，平衡常数增大．说明正反应是吸热反应，
故答案为：
；吸热；
②图甲中t2时刻改变条件，正逆反应速率都增大但平衡不移动，改变的条件为增大压强或加入催化剂，图乙中t2时刻改变条件，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳浓度增大，一氧化碳浓度减小，可以采用降低温度或增大水蒸气的浓度或减小氢气的浓度，
故答案为：增大压强或加入催化剂；降低温度或增大水蒸气的浓度或减小氢气的浓度；
（2）①从反应开始到平衡甲醇浓度变化0.75mol/L?min，反应速率V（H2）=3V（CH3OH）=3×
=0.225 mol/（L?min），
故答案为：0.225 mol/（L?min）；
②若其它条件不变，只将温度提高到800℃，反应是放热反应，平衡逆向进行，再次达平衡时，n（CH3OH）/n（CO2）比值减小，故答案为：减小；
（3）根据电荷守恒有c（NH4+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），由于c（NH4+）=c（Cl-），故c（H+）=c（OH-），溶液呈中性，故溶液中c（OH-）=10-7mol/L，溶液中c（NH4+）=c（Cl-）=
×0.01mol?L-1=0.005mol?L-1，故混合后溶液中c（NH3．H2O）=
amol?L-1-0.005mol?L-1=（0.5a-0.005）mol/L，
NH3?H2O的电离常数Kb=
=
，
故答案为：
．
化学反应①：Fe（s）+CO2（g）=FeO（s）+CO（g），其平衡常数为K1=
| c(CO) |
| c(CO2) |
化学反应②：Fe（s）+H2O（g）=FeO（s）+H2（g），其平衡常数为K2=
| c(H2) |
| c(H2O) |
化学反应③：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g），平衡常数为K3 =
| c(CO)c(H2O) |
| c(CO2)c(H2) |
K3=
| c(CO)c(H2O) |
| c(CO2)c(H2) |
| K1 |
| K2 |
温度为973K时K3=
| 1.47 |
| 2.38 |
| 2.15 |
| 1.67 |
温度升高，平衡常数增大．说明正反应是吸热反应，
故答案为：
| K1 |
| K2 |
②图甲中t2时刻改变条件，正逆反应速率都增大但平衡不移动，改变的条件为增大压强或加入催化剂，图乙中t2时刻改变条件，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳浓度增大，一氧化碳浓度减小，可以采用降低温度或增大水蒸气的浓度或减小氢气的浓度，
故答案为：增大压强或加入催化剂；降低温度或增大水蒸气的浓度或减小氢气的浓度；
（2）①从反应开始到平衡甲醇浓度变化0.75mol/L?min，反应速率V（H2）=3V（CH3OH）=3×
| 0.75mol/L |
| 10min |
故答案为：0.225 mol/（L?min）；
②若其它条件不变，只将温度提高到800℃，反应是放热反应，平衡逆向进行，再次达平衡时，n（CH3OH）/n（CO2）比值减小，故答案为：减小；
（3）根据电荷守恒有c（NH4+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），由于c（NH4+）=c（Cl-），故c（H+）=c（OH-），溶液呈中性，故溶液中c（OH-）=10-7mol/L，溶液中c（NH4+）=c（Cl-）=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
NH3?H2O的电离常数Kb=
| 10-7×0.005 |
| 0.5a-0.005 |
| 10-9 |
| a-0.01 |
故答案为：
| 10-9 |
| a-0.01 |
点评：本题考查化学平衡影响因素的分析判断，平衡常数的计算应用，数据处理的能力，题目难度中等．
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