Question

【題目】工業煉鐵過程中涉及到的主要反應有：

①

②

③

④

回答下列問題：

(1)________。

(2)時，向容積為的恒容密閉容器中加入和發生反應③，5min時達到平衡，平衡時測得混合氣體中的體積分數為80%，則0~5min內反應的平均速率________，該溫度下反應的平衡常數為________，下列選項中能夠說明該反應已經達到平衡狀態的是________(填標號)。

A.固體的物質的量不再變化

B.體系的壓強保持不變

C.混合氣體的平均摩爾質量保持不變

D.單位時間內消耗和生成的物質的量相等

(3)一定條件下進行反應③，正向反應速率與時間的關系如圖所示，時刻改變了一個外界條件，可能是________。

(4)向密閉容器中加入足量的、和一定量的、，在和下，反應③體系中和的分壓隨時間變化的關系如圖所示(已知溫度：)

時，隨時間變化關系的曲線是________，時，隨時間變化關系的曲線是________。向時已經達到平衡狀態的反應③體系中再充入一定量的，再次達到平衡時，與的物質的量之比為________。

Answer 1

【答案】-28 0.048 64 AC 恒壓條件下充入一定量 a c 1:7

【解析】

(1)根據蓋斯定律進行ΔH3的計算；

(2)根據題干信息，列三段式求出CO轉化的物質的量，從而求出0~5min內的平均反應速率和平衡常數，根據分析“變量”來判斷是否能夠作為反應達到平衡的標志；

(3)結合化學反應速率和平衡移動的影響因素進行分析解答；

(4)結合第(2)中的平衡常數，根據CO和CO2的濃度比通過阿伏伽德羅定律得出三個溫度下的大小關系，從而結合圖像分析得出代表曲線，在根據溫度不變，平衡常數不變求出比值。

(1)由題干信息分析可得，反應③可通過反應(④-②×3)得到，根據蓋斯定律，ΔH3=(ΔH4-3ΔH2)=(460-3×172)=-28kJ·mol-1，故答案為：-28；

(2)T1時，向容積為10L的恒容密閉容器中加入3molFe2O3和3molCO發生反應③，平衡時測得混合氣體中CO2的體積分數為80%，設CO轉化了x mol，列三段式有：

則，解得x=2.4mol，因此0~5min內反應的平均速率，該溫度下的平衡常數；

A．由化學反應方程式可知，反應中固體的物質的量為一個變量，當固體的物質的量不再發生改變時，可以說明反應達到了平衡，A選項正確；

B．恒溫恒容時，由阿伏伽德羅定律PV=nRT可知，體系的壓強與氣體的物質的量成正比，因為反應中氣體的物質的量始終保持不變，所以體系壓強始終不變，故體系的壓強保持不變不能說明反應達到了平衡，B選項錯誤；

C．混合氣體的平均摩爾質量=混合氣體的總質量÷混合氣體的物質的量，反應前后混合氣體的總質量增加，總物質的量不變，則混合氣體的平均摩爾質量為一個變量，當混合氣體的平均摩爾質量保持不變時，可以說明反應達到了平衡，C選項正確；

D．單位時間內消耗CO和生成CO2都是正反應方向，不能說明反應達到了平衡，D選項錯誤；

答案選AC，故答案為：0.048；64；AC；

(3)由于該反應是一個反應前后氣體體積不變的且正反應是放熱的反應，根據圖像變化趨勢可知，在t2時v正減小，且重新平衡時等于原平衡的v正，平衡不移動，則改變的條件可能是在恒壓條件下充入一定量的CO2氣體，故答案為：在恒壓條件下充入一定量的CO2氣體；

(4)由(2)知，T1時，反應③的平衡常數，因為T1>T2>T3，所以T2、T3時，反應達到平衡后K3>K2>K，則達到平衡后，T3時的>T2時的，故曲線a表示T2時P(CO2)隨時間變化的關系曲線，曲線d表示T2時P(CO)隨時間變化的關系曲線，曲線b表示T3時P(CO2)隨時間變化的關系曲線，曲線c表示T3時P(CO)隨時間變化的關系曲線，由于溫度不變，平衡常數不變，故向T3時已經達到平衡狀態的反應③體系中再充入一定量的CO，再次達到平衡時，CO與CO2的物質的量之比仍為1:7，故答案為：a；c；1:7。