Question

已知：
反应①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常数为K₁
反应②Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g）平衡常数为K₂
反应③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g）平衡常数为K₃
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）若500℃时进行反应①，CO₂起始浓度为2mol?L^-1，达到平衡时CO₂转化率为

 

．
（2）反应②的焓变△H

 

0（填＞、＜、=）．
（3）700℃反应②达到平衡，使得该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有

 

 （填序号）
A．缩小反应器体积    B．加入水蒸气 　C．升高温度到900℃D．使用合适的催化剂
（4）如图各图象符合反应①的是

 

（填序号）（图中v是速率、φ为混合物中CO含量，T为温度）．

（5）900℃进行反应③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），其平衡常数K₃的数值为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常数为K₁，若500℃时进行反应①，CO₂起始浓度为2mol?L^-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）依据平衡常数随温度变化判断平衡移动方向，分析反应热量变化，由表中数据可知，对于反应②，温度越高平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应移动，逆反应方向是放热反应，正反应是吸热反应；
（3）700℃反应②达到平衡，使得该平衡向右移动，依据反应特征和平衡移动原理分析判断；
（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）依据反应①②的平衡常数计算反应③的平衡常数．

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
故

c

2-c

=1，解得c=1，所以达到平衡时CO₂转化率=

1mol/L

2mol/L

×100%=50%；
故答案为：50%；
（2）由表中数据可知，对于反应②，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应进行，△H＜0，
故答案为：＜；
（3）700℃反应②达到平衡，Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g），依据平衡常数分析，反应是放热反应，使得该平衡向右移动；
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不符合；
B．加入水蒸气，平衡向正反应移动，故B符合；
C．该反应正反应是放热反应，升高温度到900℃，平衡向逆反应移动，故C不符合；
D．使用合适的催化剂，加快反应速率，平衡不移动，故D不符合；
故答案为：B；
（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）900℃进行反应反应
①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）平衡常数为K₁=

c(CO)

c(CO2)

反应②Fe（s）+H₂O（g）═FeO（s）+H₂（g）平衡常数为K₂=

c(H2)

c(H2O)

③H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），其平衡常数K₃=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

K1

K2

=

2.4

1.6

=1.50，
故答案为：1.50．

点评：本题目综合性较大，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，难度中等．