Question

10．反應(yīng) Fe（固）+CO₂（氣）═Fe₃O₄（固）+CO（氣）△H=a kJ/mol的平衡常數(shù)為K₁，反應(yīng)Fe（固）+H₂O（氣）═Fe₃O₄（固）+H₂（氣）△H=b kJ/mol的平衡常數(shù)為K₂．在不同溫度時(shí)K₁、K₂的值如表：

溫度（絕對(duì)溫度）	K1	K2
973	1.47	2.38
1173	2.15	1.67

（1）反應(yīng) CO₂（氣）+H₂（氣）═CO（氣）+H₂O（氣）的反應(yīng)熱△H=（a-b）kJ/mol，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與K₁、K₂的關(guān)系式：K=K₁/K₂．
（2）通過(guò)K值的計(jì)算推斷該反應(yīng)是吸熱 反應(yīng)（填“吸熱“或“放熱“）．
（3）在一體積為10L的密閉容器中，加入一定量的CO₂和H₂，在1173開(kāi)時(shí)發(fā)生反應(yīng)并記錄前5min的濃度，第6min時(shí)改變了反應(yīng)的條件．各物質(zhì)的濃度變化如表：

時(shí)間/min	CO2	H2	CO	H2O
0	0.2000	0.3000	0	0
2	0.1740	0.2740	0.0260	0.0260
3	C1	C2	C3	C3
4	C1	C2	C3	C3
5	0.0727	0.1727	0.1273	0.1273
6	0.0350	0.1350	0.1650

①前2min，用CO表示的該化學(xué)反應(yīng)的速率是：0.0013mol/（L．min）．
②在3～4min之間，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)（填“平衡“或“非平衡“）．
③第6min時(shí)，平衡向正反應(yīng) 方向移動(dòng)，可能的原因是升高溫度或移走水蒸氣．

Answer 1

分析 （1）已知：①Fe（固）+CO₂（氣）═Fe₃O₄（固）+CO（氣）△H=a kJ/mol；
②Fe（固）+H₂O（氣）═Fe₃O₄（固）+H₂（氣）△H=b kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①-②得到CO₂（氣）+H₂（氣）═CO（氣）+H₂O（氣），據(jù)此計(jì)算焓變以及反應(yīng)平衡常數(shù)之間的關(guān)系．
（2）根據(jù)K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$計(jì)算平衡常數(shù)，溫度升高，若平衡常數(shù)增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，若平衡常數(shù)減小，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（3）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO）；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分的濃度保持不變；
③表中5min-6min之間，CO₂濃度降低0.0377mol/L、H₂的濃度減小0.0377mol/L、CO的濃度增大0.0377mol/L，平衡正向移動(dòng)，可能是改變溫度或移走水蒸氣．

解答 解：（1）已知：①Fe（固）+CO₂（氣）═Fe₃O₄（固）+CO（氣）△H=a kJ/mol；
②Fe（固）+H₂O（氣）═Fe₃O₄（固）+H₂（氣）△H=b kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-②得到CO₂（氣）+H₂（氣）═CO（氣）+H₂O（氣），所以反應(yīng)熱△H=（a-b）kJ/mol；反應(yīng)平衡常數(shù)之間的關(guān)系為：K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=，故答案為：（a-b）kJ/mol；K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）溫度為973K時(shí)平衡常數(shù)K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=0.617，溫度為1173K時(shí)，平衡常數(shù)K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=1.287，溫度升高，平衡常數(shù)增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱；
（3）①前2min，用CO表示的該化學(xué)反應(yīng)的速率v（CO）=$\frac{\frac{0.026mol}{10L}}{2min}$=0.0013mol/（L．min），
故答案為：0.0013mol/（L．min）；
②由表中數(shù)據(jù)可知，3min、4min時(shí)，反應(yīng)混合物對(duì)應(yīng)物質(zhì)的濃度不變，處于與平衡狀態(tài)，
故答案為：平衡；
③表中5min-6min之間，CO₂濃度降低0.0377mol/L、H₂的濃度減小0.0377mol/L、CO的濃度增大0.0377mol/L，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，可能是升高溫度，由于水蒸氣物質(zhì)的量未知，也可能是移走水蒸氣，
故答案為：正反應(yīng)；升高溫度或移走水蒸氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)、反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)特征等，較好的考查學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，難度中等，（3）中③注意分析濃度變化判斷改變條件．