Question

【题目】已知化学反应①：Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），其平衡常数为K1，化学反应②：Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g），其平衡常数为K2，在温度973K和1173K情况下，K1、K2的值分别如下：

温度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

请完成下列问题：

(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是______（填“吸热”或“放热”）反应。

(2)现有反应③：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g），请你写出该反应的平衡常数K3的表达式：K3=_______。

(3)在相同温度下，根据反应①与②可推导出K3与K1、K2之间的关系式____________，据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是_____（填“吸热”或“放热”）反应。

(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施有______ （填写字母序号，下同）．

A．增大压强 B．体积不变时充入稀有气体 C．升高温度 D．使用合适的催化剂 E．在体系中投入少量P2O5固体

(5)已知③的可逆反应CO (g) ＋H2O(g) CO2 (g) ＋H2 (g) ，830K时，若起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为___________；K的数值为_____________。830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为_______。

Answer 1

【答案】吸热 K3= 吸热 CE 40% 1 25%

【解析】

(1)根据温度对平衡常数的影响分析判断；

(2)根据化学平衡常数的含义书写表达式；

(3)根据盖斯定律，反应①-反应②=反应③，推出K3，根据图表数据，结合温度对平衡常数的影响分析判断；

(4)该反应是一个反应前后气体体积不变的化学反应，要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动；

(5)根据三段式，求出反应混合物各组分浓度的变化量、平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算平衡常数；再结合平衡常数计算解答。

(1)由表中数据可知，温度升高，反应①的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故答案为：吸热；

(2)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数K=，故答案为：；

(3)根据盖斯定律，反应①-反应②=反应③，所以K3=，由图表可知，温度升高，K1增大，K2减小，所以K3增大，即温度升高，平衡向正反应方向移动，升高温度，平衡向吸热方向移动，反应③为吸热反应，故答案为：K3=；吸热；

(4)反应③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是一个反应前后气体体积不变的吸热反应，压强、催化剂对化学平衡的移动无影响，增大反应物浓度或减小生成物的浓度、升高温度都能使平衡向正反应方向移动，P2O5固体能和水反应生成磷酸，从而减少生成物浓度，平衡向右移动，故选CE；

(5)平衡时CO的转化率为60%，则CO的浓度变化量=2mol/L×60%=1.2mol/L，则：

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始(mol/L)：2 3 0 0

变化(mol/L)：1.2 1.2 1.2 1.2

平衡(mol/L)：0.8 1.8 1.2 1.2

故平衡常数K==1，

水蒸气的转化率==40%；

830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，设反应的水蒸气的浓度变化量为xmol/L，则：

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始(mol/L)：2 6 0 0

变化(mol/L)：x x x x

平衡(mol/L)：2-x 6-x x x

故=1，解得y=1.5，所以水蒸气的转化率为=25%，故答案为：40%；1；25%。