Question

14．设反应①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g） 平衡常数为 K₁；
反应②Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H ₂ （g） 平衡常数为 K₂；
测得在不同温度下，K₁、K₂值如下：

温度/℃	K1	K2
500	1.00	3.15
700	1.47	2.26
900	2.40	1.60

（1）在500℃时进行反应①，若CO₂起始浓度为1mol•L^-1，10分钟后达到平衡，则V（CO）为0.05mol/（L•min）．
（2）在 900℃时反应 CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）的平衡常数 K=1.50．
（3）700℃反应②达到平衡，其它条件不变时，使得该平衡向右移动，可以采取的措施有BC（选填编号）．
A．缩小反应器体积       B．加入水蒸气
C．降低温度到500℃D．加入Fe粉
（4）如果上述反应①在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是AC（选填编号）．
A．v_正（CO）=v _逆 （CO₂）       B．C（CO）=C（CO₂）
C．容器内气体的密度不变      D．容器内压强不变
（5）若反应①在体积固定的密闭容器中进行，在一定条件下达到平衡状态，改变下列条件再达平衡后，相应物质的物理量如何变化？（选填“增大”、“减小”或“不变”）
①降低温度，CO₂的平衡浓度增大；
②再通入CO₂，CO₂的转化率不变．
（6）下列图象符合反应①的是A（填序号）（图中 v 是速率、φ 为混合其中CO含量，T为温度）

Answer 1

分析 （1）结合平衡常数和平衡三行计算，CO反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
（2）反应①②平衡常数表达式计算得到反应③的平衡常数；
（3）分析图表反应②的平衡常数随温度升高而减小，说明平衡逆向进行，正反应是放热反应；反应②反应前后气体体积不变，压强、催化剂不能使平衡移动，可通过改变温度、浓度使平衡向正反应移动；
（4）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量不变、物质的量浓度不变、百分含量不变以及由此引起的物理量不变；
（5）①由表中数据可知，温度越高平衡常数K₁越大，所以平衡向正反应进行，升高温度平衡向吸热方向移动，即正反应为吸热反应，所以降低温度平衡向逆反应移动，据此解答；
②再通入CO₂，等效为原平衡增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不移动，转化率不变；
（6）反应①反应前后气体体积不变，正反应为吸热反应，据此分析判断．

解答 解：（1）反应①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），500℃反应①的平衡常数为K₁=1，根据平衡常数的表达式可知，平衡时CO₂与CO的浓度相等，CO₂起始浓度为1mol．L^-1，根据C原子守恒，所以平衡时c（CO₂）=c（CO）=$\frac{1}{2}$×1mol．L^-1=0.5mol．L^-1，
V（CO）=$\frac{0.5mol/L}{10min}$=0.05mol/（L•min），
故答案为：0.05mol/（L•min）；
（2）①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）平衡常数K₁；反应②Fe（s）+H₂O（g）?FeO+H₂（g）平衡常数为K₂，900℃进行反应③H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g），其平衡常数K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（{H}_{2}）c（C{O}_{2}）}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{2.4}{1.6}$=1.50；
故答案为：1.50；
（3）由（2）分析知反应②正反应为放热反应，且反应前后气体体积不变，图表反应②的平衡常数随温度升高而减小，说明平衡逆向进行，正反应是放热反应；反应②的焓变△H＜0；
A、缩小反应器体积，增大压强，平衡不移动，故A错误；
B、加入水蒸气，反应物的浓度增加，平衡向正反应移动，故B正确；
C、该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应进行，故C正确；
D、加入铁粉是固体对平衡无影响，平衡不移动．故D错误．
故答案为：BC；
（4）Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g），反应为气体体积不变的反应，
A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v_正（CO）=v _逆 （CO₂）说明二氧化碳正逆反应速率相同，说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．C（CO）=C（CO₂）浓度相同，和起始量变化量有关，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体体积不变，气体质量变化，则容器内气体的密度不变能说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．反应前后气体物质的量不变，容器内压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故答案为：AC；
（5）①由表中数据可知，温度越高平衡常数K₁越大，所以升高温度平衡向正反应进行，升高温度平衡向吸热方向移动，即正反应为吸热反应，所以降低温度平衡向逆反应移动，CO₂的平衡浓度增大，
故答案为：增大；
②再通入CO₂，等效为原平衡增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不移动，转化率不变，
故答案为：不变；
（6）由表中数据可知，温度越高平衡常数K₁越大，所以升高温度平衡向正反应进行，升高温度平衡向吸热方向移动，即正反应为吸热反应，且反应①反应前后气体体积不变．
A、处于交点时，正逆速率相等，反应处于平衡状态，当温度高于交点温度，平衡向正反应移动，说明图象表示正反应为吸热反应，符合温度变化对反应①的影响，故A正确；
B、在最高点时，反应处于平衡状态，当温度高于最高点对应的温度，CO的含量降低，平衡向逆反应移动，说明图象表示正反应为放热反应，故B错误；
C、到达平衡时间越短，速率越快，温度越高，所以T₁＞T₂，温度越高，CO的含量越低，平衡向逆反应移动，说明图象表示正反应为放热反应，故C错误．
故答案为：A

点评 本题考查化学平衡移动、平衡常数计算等问题，题目难度中等，图象分析判断．平衡移动原理的应用，掌握基础是关键．