Question

2．铁可以形成多种氧化物、氢氧化物和盐类．铁与二氧化碳、水在某一密闭体系中反应情况如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度
		973K	1173K
ⅠFe（s）+CO2（g）=FeO（s）+CO（g）	K1	1.47	2.15
ⅡFe（s）+H2O（g）=FeO（s）+H2（g）	K2	2.38	1.67
ⅢCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）	K3	？	？

完成下列填空：
（1）反应Ⅰ是吸热（选填“吸热”，“放热”）反应．根据反应Ⅰ与Ⅱ可以推导出同温下K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）973K时，若反应Ⅲ在一个容积为2L的反应容器内2min时达到平衡，有3mol电子发生转移，则在2min内v（CO₂）=0.375mol•（L•s）^-1．若压缩容器的容积为原来的一半，平衡将不移动（选填“向左”，“向右”，“不”），CO₂的浓度将增大（选填“增大”，“减小”，“不变”）．使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施有降低温度．

Answer 1

分析 （1）分析平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应；依据反应①②③的平衡常数表达式计算得到K₁、K₂、K₃的关系；
（2）依据电子转移计算反应的二氧化碳物质的量，结合化学反应速率概念计算V=$\frac{△c}{△t}$得到；反应前后气体体积不变，改变压强平衡不动，但体积减小物质浓度增大，使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大的措施应使平衡正向进行，计算不同温度下反应③的平衡常数，比较分析反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数、反应物转化率增大．

解答 解：（1）平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应，
①Fe（s）+CO₂（g）=FeO（s）+CO（g），K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，
②Fe（s）+H₂O（g）=FeO（s）+H₂（g），K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，
③CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），K₃=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$，
所以平衡常数的关系是K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，
故答案为：吸热；$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$；
（2）973K时，若反应③在一个容积为2L的反应容器内2min时达到平衡，反应CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），每反应生成1molCO₂，电子转移2mol，有3mol电子发生转移，反应的二氧化碳物质的量为1.5mol，则在2min内v（CO₂）=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{2min}$=0.375 mol•（L•s）^-1；
若压缩容器的容积为原来的一半，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不移动，CO₂的浓度将增大，依据（1）计算可知K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，973K时K₃=$\frac{2.38}{1.47}$=1.62，1173K时K₃=$\frac{1.67}{2.15}$=0.78，所以随温度升高，反应③平衡常数减小，说明正反应是放热反应，使该反应的平衡转化率及平衡常数都增大需要平衡正向进行，所以采取的措施是降低温度；
故答案为：0.375 mol•（L•s）^-1；不；增大；降低温度．

点评 本题考查了化学平衡影响因素、平衡常数的计算应用，主要是平衡移动原理的分析判断，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握化学平衡常数的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．