Question

7．CO₂是目前大气中含量最高的一种温室气体．因此，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径．
已知反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）的平衡常数为K₁；
反应Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）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：K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．
（2）通过K值的计算，（1）中的反应是吸热反应（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H₂O（气），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	H2O	CO	H2
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
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：v（CO）=0.0130mol•L^-1•nin^-1．
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，可能的原是升高温度或降低了H₂浓度．

Answer 1

分析 （1）利用盖斯定律计算平衡常数K₁、K₂与K₃之间的关系式；
（2）根据温度升高平衡常数的变化判断，由表中数据知升温平衡常数变大，说明平衡正向移动；
（3）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②根据可逆反应特征：可逆反应到达平衡时，各组分的浓度保持不变；
③6min时，CO₂浓度降低、H₂O的浓度减小、CO的浓度增大，平衡正向移动，可能是改变温度或移走水蒸气．

解答 解：（1）已知：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=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$
利用盖斯定律将①-②可得：③H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）；该反应的k=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
故答案为：K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$
（2）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；
（3）①前2min，用CO表示的该化学反应的速率c（CO）=$\frac{0.026mol÷10L}{2min}$=0.0130mol•L^-1•min^-1；
故答案为：v（CO）=0.0130mol•L^-1•min^-1
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6min时，CO₂浓度降低、H₂O的浓度减小、CO的浓度增大，说明平衡向正反应移动，正反应为吸热反应，可能是升高温度，由于氢气物质的量未知，也可能是降低氢气浓度；
故答案为：正反应；升高温度或降低了H₂浓度．

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，考查学生分析解决问题的能力，难度中等．注意对基础知识的运用．