Question

【題目】設反應①Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g) 的平衡常數為K1，反應②Fe(s) + H2O(g) FeO(s) + H2(g) 的平衡常數為K2。在不同溫度下，K1和K2的值如下：

溫度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

(1)現有反應③ H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)，寫出該反應的平衡常數K3的數學表達式K3=______________，根據反應①與②，可推導出K1、K2和K3之間的關系式為______________。

(2)從上表和K1、K2和K3之間的關系可以推斷：反應①是___________(填“吸”、“ 放”，下同)熱反應，反應③是___________熱反應。

(3)圖表示該反應③在時刻t1達到平衡，在時刻t2因改變某個條件而發生變化的情況：

①圖中時刻t2時改變的條件是_________(寫出一種即可)，

②973K時測得反應①中CO2和CO 的濃度分別為0.025mol/L和0.1mol/L，此時反應①是否處于化學平衡狀態_______(選填“是”或“否”)， 化學反應速度υ(正)_________υ(逆)(選填“>”、“<”或“=”)。

Answer 1

【答案】 K3＝K1/K2 (或K3·K2=K1) 吸熱 吸熱 加入催化劑或增大體系壓強 否 ＜

【解析】

(1)化學平衡常數指在一定溫度下,可逆反應都達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值,固體、純液體不需要表示出； (2)吸熱反應，升溫，K增大；放熱反應，升溫，K減小，進行判斷； (3)利用勒夏特立原理判斷平衡；計算時利用濃度商Qc與平衡常數之間的關系比較判斷反應進行方向。

（1）反應③ H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)，該反應的平衡常數K3的數學表達式K3= ， 利用蓋斯定律將①-②可得③，可推導出K1、K2和K3之間的關系式為K3＝K1/K2 (或K3·K2=K1)；

正確答案： ； K3＝K1/K2 (或K3·K2=K1)。

（2）由上表可知，溫度升高，K1值增大，反應①Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g)為吸熱反應；K2值減小，反應②Fe(s) + H2O(g) FeO(s) + H2(g)為放熱反應；溫度升高，K1增大，K2減小，K1/K2增大，所以反應③H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)為吸熱反應。

正確答案：吸熱；吸熱。

（3）①由圖可知反應③H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)在時刻t2正逆反應速率突然上升，但平衡沒有移動。催化劑可以同等程度加快正逆反應速率，對平衡無影響；對于左右兩邊氣體的化學計量數之和相等的反應來說，縮小體積增大壓強，也可以加快反應速率，對平衡無影響；

正確答案：加入催化劑或增大體系壓強。

②反應①Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g)在973K時k=1.47，反應①中CO2和CO 的濃度分別為0.025mol/L和0.1mol/L時，Qc=C（CO）/C(CO2)=0.1/0.025=4，Qc>K，反應逆向進行，υ(正) ＜υ(逆)；

正確答案：否 ； ＜。