题目内容

3.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的值分别如下:
温度K1K2
973K1.472.38
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=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$.
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式K3=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$.据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是吸热(填“吸热”或“放热”)反应,要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有DF(填写序号).
A.缩小反应容器容积    B.扩大反应容器容积
C.降低温度    D.升高温度
E.使用合适的催化剂    F.设法减少CO的量
(4)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
①图甲中t2时刻发生改变的条件是加入催化剂或增大体系的压强.
②图乙中t2时刻发生改变的条件是降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量.

分析 (1)随温度升高,平衡常数增大,说明升高温度平衡正向移动;
(2)化学平衡常数是指:一定温度下,可逆反应到达平衡时,生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比,固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出;
(3)反应③=反应①-反应②,则反应③的平衡常数为反应①与反应②的平衡常数商,从表格数值可知,随温度升高K3增大,说明升高温度平衡正向移动;
A.缩小反应容器容积,压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动;
B.扩大反应容器容积,压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动;
C.降低温度,平衡向放热反应方向移动;
D.升高温度,平衡向吸热反应方向移动;
E.使用合适的催化剂,不影响平衡移动;
F.设法减少CO的量,平衡向生成CO的方向移动;
(4)①从图甲可以看出,t2时刻平衡方向没有移动,变化的是化学反应速率,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,反应速率也提高;
②图乙中t2时刻后,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量或者减少氢气的量.

解答 解:(1)K1(973K时)<K1(1173K时),说明升高温度平衡正向移动,所以反应①是一个吸热反应,
故答案为:吸热;
(2)反应③:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$,
故答案为:$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$;
(3)反应③=反应①-反应②,则反应③的平衡常数K3=$\frac{c(CO)×c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2})×c({H}_{2})}$=$\frac{\frac{c(CO)}{c(C{O}_{2})}}{\frac{c({H}_{2})}{c({H}_{2}O)}}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$,从表中数据可知,K1随温度升高增大,K2随温度升高减小,则随温度升高K3增大,说明升高温度平衡正向移动,反应③是吸热反应;
A.缩小反应容器容积,压强增大,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故A错误;
B.扩大反应容器容积,压强减小,反应气体气体体积不变,平衡不移动,故B错误;
C.正反应为吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,故C错误;
D.正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,故D正确;
E.使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故E错误;
F.设法减少CO的量,平衡向生成CO的方向移动,即平衡正向移动,故F正确,
故答案为:K3=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;吸热;DF;
(4)①从图甲可以看出,t2时刻平衡方向没有移动,化学反应速率加快,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,反应速率也提高,
故答案为:加入催化剂或增大体系的压强;
②图乙中t2时刻后,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量或者减少氢气的量,
故答案为:降低温度或增加水蒸气的量或减少氢气的量.

点评 本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素与图象,平衡常数只受温度影响,注意对化学平衡常数表达式的理解.

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