Question

【題目】現有三個反應：

反應① Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) △H1 平衡常數為K1

反應② CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H2 平衡常數為K2

反應③ Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g) △H3 平衡常數為K3

在不同溫度下，部分K1、K2的值如下：

T/℃	700	800
K1	2.38	2.56
K2	0.80

(1)K1的表達式為________；根據反應①、②、③推導出K1、K2、K3的關系式K3=______。

(2)要使反應①在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有_________。(填字母)

A．縮小容器體積 B．降低溫度 C．升高溫度

D．使用合適的催化劑 E．設法減少H2的量 F．設法減少FeO的量

(3)800℃時，向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O維持恒溫，發生反應②，反應過程中測定的部分數據見下表：

反應時間/min	0	2	4	6
n(CO)/mol	1.20	0.90		0.80
n(H2O)/ mol	0.60		0.20

①反應在2 min內的平均速率為v(H2O)＝________________；

②800℃時，K2的值為_______________；

③保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O，與原平衡相比，達到新平衡時CO轉化率_______________(填“增大”或“減小”或“不變”)。

(4)由以上信息推斷反應③正反應方向為________(填“放熱”或“吸熱”)反應。

Answer 1

【答案】K1 = c(H2) / c(H2O) K1/K2 C、 E 0.075 mol·L－1·min－1 1 增大 放熱

【解析】

(1)根據平衡常數等于生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積；根據方程式①、②推測出方程式③，從而得出K3；
(2)根據表格數據得，升高溫度，平衡常數變大，故升高溫度平衡向正反應方向移動，所以正反應為吸熱反應，又該反應前后氣體體積不變，所以壓強對該反應無影響，要使該反應向右反應方向移動，可以升高溫度、增大反應物的濃度或減小生成物的濃度；
(3)①②利用三段式計算反應速率和平衡常數；
③根據影響平衡移動的條件可知，增加一種反應物濃度可以提高另一種反應物的轉化率；
(4)根據K3的變化判斷反應③的反應熱；

(1)平衡常數等于生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，所以K1的表達式為K1 = c(H2) / c(H2O)；將方程式①②得方程式③,則K3=K1/K2；

(2)A、該反應前后氣體體積不變縮小容器體積，相當于增大壓強，平衡不移動，故A不選；

B、升高溫度，平衡常數變大，故升高溫度平衡向正反應方向移動，降低溫度，平衡向逆反應方向移動，故B不選；

C、 升高溫度，平衡常數變大，故升高溫度平衡向正反應方向移動，故C選；

D、 使用合適的催化劑，平衡不移動，故D不選；

E、 設法減少H2的量，平衡向正反應方向移動，故E選；

F、 因為氧化鐵是純固體，所以設法減少FeO的量，平衡不移動，故F不選；

綜上所述，本題應選CE；

(3)①在2min時，CO的變化的物質的量為0.3mol，根據化學方程式可知，H2O 的變化的物質的量也為0.3mol，所以2min內，v(H2O)=0.3mol÷2L÷2min=0.075mol·L－1·min－1

②在4min時，H2O 的變化的物質的量為0.4mol，根據化學方程式可知，CO的變化的物質的量也為0.4mol，所以4min時CO的物質的量為1.2mol0.4mol=0.8mol，而6min時也是0.8mol，所以反應在4min時達到平衡，

CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，

起始(mol/L)0.60.3 00

轉化(mol/L)0.20.2 0.20.2

平衡(mol/L)0.40.1 0.20.2

平衡常數為K=0.2×0.2/[0.1×0.4]=1；

③根據影響平衡移動的條件可知，增加一種反應物濃度可以提高另一種反應物的轉化率，所以向平衡體系中再通入0.20 mol H2O，一氧化碳的轉化率增大；

(4)根據K3=K1/K2,則在700℃ K3=2.975，800℃K3=2.56，故隨著溫度升高K3在變小，說明平衡逆反應方向移動，反應③的正反應為放熱反應。