Question

19．反应①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H₁=akJ•mol^-1，平衡常数为K；反应②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CO₂（g）△H₂=bkJ•mol^-1．测得在不同温度下，K值如表：

温度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

（1）若500℃时进行反应①，CO₂起始浓度为2mol/L，CO的平衡浓度为1mol/L．
（2）反应①中的a大于 0（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）700℃时反应①达到平衡，要使得该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有（填序号）．
A．缩小反应器体积    B．通入CO₂      C．升高温度到 900℃D．使用合适的催化剂
（4）如图图象符合反应①的是（填序号）（图中φ是混合物中CO的含量；T为温度）．

（5）反应③2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s）△H₃=2（a+b）kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）令平衡时CO的浓度为cmol/L，根据三段式用c表示出平衡时各成分的浓度，再根据平衡常数列方程计算；
（2）由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，据此判断a值的符号；
（3）根据平衡移动原理进行分析解答；
（4）A、由图可知，升高温度，平衡向正反应移动，故图象表示正反应吸热反应，结合反应①的热效应判断；
B、由图可知，最高点到达平衡，温度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，结合反应①的热效应判断；
C、由图可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度T₁到达平衡时，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，结合反应①的热效应判断；
（5）根据盖斯定律，2×（①+②）可得2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s），反应热也进行相应的运算得出△H₃．

解答 解：（1）令平衡时CO的浓度为cmol/L，则：
             Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
开始（mol/L）：2                  0
变化（mol/L）：c                  c
平衡（mol/L）：2-c                 c
则：$\frac{c}{2-c}$=1，解得：c=1，
故答案为：1mol/L；
（2）由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应进行，故a＞0，
故答案为：大于；
（3）A．该反应前后气体的物质的量不变，缩小反应器体积，压强增大，平衡不移动，故A错误；
B．通入CO₂ ，浓度增大，平衡向正反应移动，故B在；
C．该反应正反应是吸热反应，升高温度到900℃，平衡向正反应移动，故C在；
D．使用合适的催化剂，加快反应速率，平衡不移动，故D错误；
故答案为：BC；
（4）A、由图可知，升高温度，平衡向正反应移动，故图象表示正反应吸热反应，反应①正反应是吸热反应，图象与实际相符合，故A正确；
B、由图可知，最高点到达平衡，温度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，反应①正反应是吸热反应，图象与实际不相符，故B错误；
C、由图可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度T₁到达平衡时，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，反应①正反应是吸热反应，图象与实际不相符，故C错误；
故答案为：A；
（5）已知：①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）△H=a kJ•mol^-1，
②CO（g）+1/2O₂（g）═CO₂（g）△H=b kJ•mol^-1
由盖斯定律（①+②）×2得：2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s），△H₃=2（a kJ•mol^-1+b kJ•mol^-1）=2（a+b）kJ•mol^-1，
故答案为：2（a+b）kJ•mol^-1．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，综合性较大，涉及反应速率计算、平衡常数、化学平衡计算、影响反应速率与化学平衡移动的因素、盖斯定律与反应热的计算等知识，注意熟练掌握化学平衡及其影响因素，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．