题目内容
3.(1)反应Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g)△H1,平衡常数为K1;反应Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g)△H2,平衡常数为K2;
在不同温度时K1、K2的值如表:
| 700℃ | 900℃ | |
| K1 | 1.47 | 2.15 |
| K2 | 2.38 | 1.67 |
②能判断CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)达到化学平衡状态的依据是BC(填序号).
A.容器中压强不变
B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.将体积比为1:2的CO2、H2气体置于密闭容器中发生上述反应,CO和H2O的体积比保持不变时.
分析 (1)①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g)①,Fe(s)+H2O (g)?FeO(s)+H2 (g)②,①-②得到H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g),据此计算焓变;①-②得到H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g),据此写出平衡常数表达式K;根据盖斯定律及题中热化学方程式判断反应③的反应热;
②可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量不变,据此进行判断.
解答 解:(1)①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g)△H1 ①,
Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g)△H2 ②
根据盖斯定律可得:①-②可得,③H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g)△H3=△H1-△H2;
①-②得:H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g),则该反应的平衡常数表达式为:K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;
根据表中数据可知,温度升高,反应①的平衡常数增大,说明该反应吸热,△H1>0;升高温度反应②的平衡常数减小,该反应为放热反应,△H2<0,所以△H3=△H1-△H2>0,反应CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)为吸热反应,
故答案为:△H1-△H2;$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;吸热;
②A.该反应为气体体积不变的反应,则容器中压强始终不变,不能根据压强变化判断平衡状态,故A错误;
B.混合气体中c(CO)不变,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故B正确;
C.v正(H2)=v逆(H2O),表明正逆反应速率相等,各组分的浓度不再变化,达到了平衡状态,故C正确;
D.将体积比为1:2的CO2、H2气体置于密闭容器中发生上述反应,无论是否达到平衡状态,CO和H2O的体积比保始终为1:1,无法据此判断平衡状态,故D错误;
故答案为:BC.
点评 本题考查较为综合,涉及盖斯定律在热化学方程式计算中的应用、平衡状态判断、化学平衡常数的计算等知识,明确化学平衡及其影响因素为解答关键,注意掌握盖斯定律的内容及应用方法,试题培养了学生的灵活应用能力.
(1)加入少量硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是硫酸铜与锌反应生成铜,形成铜、锌、稀硫酸原电池,加快化学反应速率;
(2)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有升高反应温度,
适当增加硫酸的浓度或增加锌粒的表面积等(答两种);
(3)为了进一步研究上述反应中硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,某学习小组设计了如下6组实验.将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间.
| 实 验 混合溶液 | A | B | C | D | E | F |
| 4mol•L-1H2SO4/mL | 30 | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 |
| 饱和CuSO4溶液/mL | 0 | 0.5 | 2.5 | 5 | V6 | 20 |
| H2O/mL | V7 | V8 | V9 | 15 | 10 | 0 |
| A. | 0.1mol/L甲酸溶液的c(H+)=10-3mol/L | |
| B. | 甲酸以任意比与水互溶 | |
| C. | 10mL 1mol/L甲酸恰好与10mL 1mol/L NaOH溶液完全反应 | |
| D. | 甲酸溶液的导电性比一元强酸溶液的弱 |