Question

14．Ⅰ、在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生反应：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）．已知该反应在不同温度下的平衡常数如表：

温度/℃	1 000	1 150	1 300
平衡常数	64.0	50.7	42.9

请回答下列问题：
该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
Ⅱ、工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化．他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应．相关数据如表：

容器编号	起始时各物质物质的量/mol				达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1		放出热量：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2		放出热量：Q

（1）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%．
（2）计算容器②中反应的平衡常数K=1．

Answer 1

分析 I、K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，纯固体不能代入K的表达式中，由表格数据可知，温度越高，K越小，则升高温度平衡逆向移动；
Ⅱ、在相同温度下发生反应，则①②中K相同，由①中放热为32.8kJ，可知参加反应的CO为$\frac{32.8kJ}{41kJ/mol}$=0.8mol，则
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始     1              4                 0             0
转化    0.8            0.8               0.8          0.8
平衡   0.2            3.2                0.8          0.8
结合转化率=$\frac{转化的量}{开始的量}$×100%、平衡浓度计算K来解答．

解答 解：I、Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）中 K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，由表格数据可知，温度越高，K越小，则升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；＜；
II、在相同温度下发生反应，则①②中K相同，由①中放热为32.8kJ，可知参加反应的CO为$\frac{32.8kJ}{41kJ/mol}$=0.8mol，则
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始     1              4                 0             0
转化    0.8            0.8               0.8          0.8
平衡   0.2            3.2                0.8          0.8
（1）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故答案为：80%；  
（2）K=$\frac{\frac{0.8}{V}×\frac{0.8}{V}}{\frac{0.2}{V}×\frac{3.2}{V}}$=1，故答案为：1．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握平衡三段法、K的表达式及计算、平衡移动为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意II中温度相同，题目难度不大．