题目内容

17.Ⅰ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的值分别如表:
温度K1K2
973K1.472.33
1173K2.151.67
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是吸热(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=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$.
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式K3=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$.根据此关系式及表格数据,也能推断出反应③是吸热(填“吸热”或“放热”)反应.
Ⅱ在一密闭容器中发生反应N2+3H2?2NH3△H<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示:回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是ACDF(填选项字母).
A.t0~t1  B.t1~t2 C.t2~t3 D.t3~t4  E.t4~t5  F.t5~t6
(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是(填选项).
A.增大压强   B.减小压强   C.升高温度  D.降低温度  E.加催化剂  F.充入氮气
t1时刻C;t4时刻B.
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最低的是D(填选项字母).
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4  D.t5~t6.

分析 Ⅰ、(1)根据温度升高平衡常数的变化判断;
(2)依据平衡常数概念写出反应的平衡常数计算式;
(3)利用盖斯定律计算平衡常数之间的关系;
Ⅱ、(1)根据图示结合v正=v逆,判断是否处于平衡状态;
(2)由图可知,t1正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率;t4时正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率;
(3)由图可知,t1平衡逆向移动,t3不移动,t4平衡逆向移动,根据移动结果分析.

解答 解:Ⅰ、(1)由表中数据可知,温度升高,①的平衡常数增大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,
故答案为:吸热;
(2)依据反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),根据平衡常数的概念,该反应的平衡常数K3的数学表达式:K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$,故答案为:$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$;
(3)已知:①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g);
②Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g);
利用盖斯定律将①-②可得:③H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g);
则K3=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[{H}_{2}]•[C{O}_{2}]}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$,依据图表平衡常数数据分析,温度升高$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$增大,说明平衡正向进行,反应是吸热反应;
故答案为:K3=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;吸热;
Ⅱ、(1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态,故答案为:ACDF;
(2)由N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,可知,该反应为放热反应,且为气体体积减小的反应,则由图可知,t1正逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,改变条件应为升高温度;
t4时正逆反应速率均减小,且逆反应速率大于正反应速率,改变条件应为减小压强,
故答案为:C;B;
(3)由图可知,t1平衡逆向移动,t3不移动,t4平衡逆向移动,均使氨气的含量减少,则t0~t1氨气的含量最大,t5~t6氨气的含量最小.
故答案为:D.

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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