Question

【題目】I.在298K、100 kPa時，已知：①2H2O(g)O2(g)＋2H2(g) △H1 K1

②Cl2(g)＋H2(g) 2HCl(g) △H2 K2

③2Cl2(g)＋2H2O(g4HCl(g)＋O2(g) △H3 K3

則△H1、△H2、△H3間的關系是_________，K1、K2、K3間的關系是___________。

II.高溫下，煉鐵高爐中存在下列平衡：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H＞0。試回答下列問題：

(1)寫出該反應的平衡常數表達式________。

(2)升高溫度，該反應的平衡常數K值將________（填“增大”、“減小”、“不變”），平衡體系中固體的質量將________填“增大”、“減小”、“不變”）。

(3)已知1100℃時該反應的平衡常數K=0.263。在該溫度測得高爐中c(CO2)=0.025 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，此時該化學反應的速度是v(正)______ v(逆)（填”＞”、“＜”、“＝”），原因是________。

(4)保持高爐溫度為1100 ℃，向高爐中補充大量的空氣，重新達到平衡后，該反應的平衡常數K值________0.263（填”＞”、“＜”、“＝”）。

Answer 1

【答案】△H1=△H3-2△H2 K1= 增大 減小 ＞ 該條件下氣體的濃度商小于該溫度下的化學平衡常數，說明反應正向進行 ＝

【解析】

I.根據蓋斯定律，將已知熱化學方程式疊加，可得三者關系；利用化學平衡常數的含義，判斷三個反應的平衡常數的關系；

II.(1)根據化學平衡概念為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積之比書寫，注意固體不寫入表達式；

(2)利用該反應為吸熱反應，根據平衡移動原理分析溫度對平衡的影響，判斷平衡常數、固體質量變化情況；

(3)根據濃度計算濃度商，結合平衡常數進行比較判斷反應進行的方向；

(4)平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變。

I.①2H2O(g)O2(g)＋2H2(g) △H1 K1

②Cl2(g)＋H2(g)2HCl(g) △H2 K2

③2Cl2(g)＋2H2O(g4HCl(g)＋O2(g) △H3 K3

根據蓋斯定律，將③-2×②，整理可得①：2H2O(g)O2(g)＋2H2(g)，所以三個反應的反應熱關系式為：△H1=△H3-2△H2；

K1=，K2=，則K22=，K3=，=K1；

II.(1)反應FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的化學平衡常數表達式K=；

(2)該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度，化學平衡正向移動，則該反應的平衡常數K值將增大，固體由FeO變為Fe，所以生成的固體鐵的質量會比原來氧化亞鐵的質量少；

(3)1100℃時測得高爐中c(CO2)=0.025 mol·L-1，c(CO)=0.1 mol·L-1，，濃度商Qc==0.25＜K=0.263，說明反應正向進行，反應未達到平衡，因此v(正)＞v(逆)；

(4)平衡常數只受溫度影響，溫度不變，則反應的平衡常數不變，因此保持高爐溫度為1100 ℃，向高爐中補充大量的空氣，重新達到平衡后，該反應的平衡常數K＝0.263。