Question

【題目】已知化學反應①：Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），其平衡常數為K1，化學反應②：Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g），其平衡常數為K2，在溫度973K和1173K情況下，K1、K2的值分別如下：

溫度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

請完成下列問題：

(1)通過表格中的數值可以推斷：反應①是______（填“吸熱”或“放熱”）反應。

(2)現有反應③：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g），請你寫出該反應的平衡常數K3的表達式：K3=_______。

(3)在相同溫度下，根據反應①與②可推導出K3與K1、K2之間的關系式____________，據此關系式及上表數據，也能推斷出反應③是_____（填“吸熱”或“放熱”）反應。

(4)要使反應③在一定條件下建立的平衡向正反應方向移動，可采取的措施有______ （填寫字母序號，下同）．

A．增大壓強 B．體積不變時充入稀有氣體 C．升高溫度 D．使用合適的催化劑 E．在體系中投入少量P2O5固體

(5)已知③的可逆反應CO (g) ＋H2O(g) CO2 (g) ＋H2 (g) ，830K時，若起始時：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡時CO的轉化率為60%，水蒸氣的轉化率為___________；K的數值為_____________。830K，若只將起始時c(H2O)改為6mol/L，則水蒸氣的轉化率為_______。

Answer 1

【答案】吸熱 K3= 吸熱 CE 40% 1 25%

【解析】

(1)根據溫度對平衡常數的影響分析判斷；

(2)根據化學平衡常數的含義書寫表達式；

(3)根據蓋斯定律，反應①-反應②=反應③，推出K3，根據圖表數據，結合溫度對平衡常數的影響分析判斷；

(4)該反應是一個反應前后氣體體積不變的化學反應，要使反應③在一定條件下建立的平衡向正反應方向移動；

(5)根據三段式，求出反應混合物各組分濃度的變化量、平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算平衡常數；再結合平衡常數計算解答。

(1)由表中數據可知，溫度升高，反應①的平衡常數增大，說明平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱；

(2)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的化學平衡常數K=，故答案為：；

(3)根據蓋斯定律，反應①-反應②=反應③，所以K3=，由圖表可知，溫度升高，K1增大，K2減小，所以K3增大，即溫度升高，平衡向正反應方向移動，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，反應③為吸熱反應，故答案為：K3=；吸熱；

(4)反應③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是一個反應前后氣體體積不變的吸熱反應，壓強、催化劑對化學平衡的移動無影響，增大反應物濃度或減小生成物的濃度、升高溫度都能使平衡向正反應方向移動，P2O5固體能和水反應生成磷酸，從而減少生成物濃度，平衡向右移動，故選CE；

(5)平衡時CO的轉化率為60%，則CO的濃度變化量=2mol/L×60%=1.2mol/L，則：

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

起始(mol/L)：2 3 0 0

變化(mol/L)：1.2 1.2 1.2 1.2

平衡(mol/L)：0.8 1.8 1.2 1.2

故平衡常數K==1，

水蒸氣的轉化率==40%；

830K，若只將起始時c(H2O)改為6mol/L，設反應的水蒸氣的濃度變化量為xmol/L，則：

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

起始(mol/L)：2 6 0 0

變化(mol/L)：x x x x

平衡(mol/L)：2-x 6-x x x

故=1，解得y=1.5，所以水蒸氣的轉化率為=25%，故答案為：40%；1；25%。