Question

【题目】现有三个反应：

反应① Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) △H1 平衡常数为K1

反应② CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H2 平衡常数为K2

反应③ Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g) △H3 平衡常数为K3

在不同温度下，部分K1、K2的值如下：

T/℃	700	800
K1	2.38	2.56
K2	0.80

(1)K1的表达式为________；根据反应①、②、③推导出K1、K2、K3的关系式K3=______。

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

A．缩小容器体积 B．降低温度 C．升高温度

D．使用合适的催化剂 E．设法减少H2的量 F．设法减少FeO的量

(3)800℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温，发生反应②，反应过程中测定的部分数据见下表：

反应时间/min	0	2	4	6
n(CO)/mol	1.20	0.90		0.80
n(H2O)/ mol	0.60		0.20

①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)＝________________；

②800℃时，K2的值为_______________；

③保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率_______________(填“增大”或“减小”或“不变”)。

(4)由以上信息推断反应③正反应方向为________(填“放热”或“吸热”)反应。

Answer 1

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

【解析】

(1)根据平衡常数等于生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积；根据方程式①、②推测出方程式③，从而得出K3；
(2)根据表格数据得，升高温度，平衡常数变大，故升高温度平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，又该反应前后气体体积不变，所以压强对该反应无影响，要使该反应向右反应方向移动，可以升高温度、增大反应物的浓度或减小生成物的浓度；
(3)①②利用三段式计算反应速率和平衡常数；
③根据影响平衡移动的条件可知，增加一种反应物浓度可以提高另一种反应物的转化率；
(4)根据K3的变化判断反应③的反应热；

(1)平衡常数等于生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积，所以K1的表达式为K1 = c(H2) / c(H2O)；将方程式①②得方程式③,则K3=K1/K2；

(2)A、该反应前后气体体积不变缩小容器体积，相当于增大压强，平衡不移动，故A不选；

B、升高温度，平衡常数变大，故升高温度平衡向正反应方向移动，降低温度，平衡向逆反应方向移动，故B不选；

C、 升高温度，平衡常数变大，故升高温度平衡向正反应方向移动，故C选；

D、 使用合适的催化剂，平衡不移动，故D不选；

E、 设法减少H2的量，平衡向正反应方向移动，故E选；

F、 因为氧化铁是纯固体，所以设法减少FeO的量，平衡不移动，故F不选；

综上所述，本题应选CE；

(3)①在2min时，CO的变化的物质的量为0.3mol，根据化学方程式可知，H2O 的变化的物质的量也为0.3mol，所以2min内，v(H2O)=0.3mol÷2L÷2min=0.075mol·L－1·min－1

②在4min时，H2O 的变化的物质的量为0.4mol，根据化学方程式可知，CO的变化的物质的量也为0.4mol，所以4min时CO的物质的量为1.2mol0.4mol=0.8mol，而6min时也是0.8mol，所以反应在4min时达到平衡，

CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，

起始(mol/L)0.60.3 00

转化(mol/L)0.20.2 0.20.2

平衡(mol/L)0.40.1 0.20.2

平衡常数为K=0.2×0.2/[0.1×0.4]=1；

③根据影响平衡移动的条件可知，增加一种反应物浓度可以提高另一种反应物的转化率，所以向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，一氧化碳的转化率增大；

(4)根据K3=K1/K2,则在700℃ K3=2.975，800℃K3=2.56，故随着温度升高K3在变小，说明平衡逆反应方向移动，反应③的正反应为放热反应。