Question

已知反应①Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol^-1,平衡常数为K;

反应②CO(g)+1/2O₂(g)CO₂(g) ΔH=bkJ·mol^-1;

反应③Fe₂O₃(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g) ΔH=ckJ·mol^-1。测得在不同温度下,K值如下:

温度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

(1)若500 ℃时进行反应①,CO₂的起始浓度为2 mol·L^-1,CO的平衡浓度为    。(2)反应①为    (选填“吸热”或“放热”)反应。(3)700 ℃时反应①达到平衡状态,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有    (填序号)。A.缩小反应器体积  B.通入CO₂

C.温度升高到900 ℃   D.使用合适的催化剂

E.增加Fe的量

(4)下列图像符合反应①的是    (填序号)(图中v为速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T₁>T₂)。

(5)由反应①和②可求得,反应2Fe(s)+O₂(g)2FeO(s)的ΔH=    。

(6)请运用盖斯定律写出Fe(固体)被O₂(气体)氧化得到Fe₂O₃(固体)的热化学方程式:                                               。

Answer

(1)1 mol·L-1 (2)吸热 (3)BC (4)A

(5)2(a+b) kJ·mol-1 (6)2Fe(s)+3/2O2(g)Fe2O3(s) ΔH=(3b-c) kJ·mol-1

【解析】（1）（2）依据反应①,可写出该反应的化学平衡常数表达式K=,从表中数据观察到:K值随温度升高而增大,说明正反应为吸热反应。在500 ℃时,假设CO2转化了x mol·L-1,达到平衡状态时,有下式成立:K==1.00,解得x=1,即平衡时CO的浓度为1 mol·L-1。

(3)中,700 ℃时反应①达到平衡,要使该平衡向右移动,可以升高体系温度、增大反应物浓度(通入CO2),注意不要错选选项E,因为反应物Fe是固体,改变固体或纯液体的量对平衡无影响。

(4)中,图像A是温度改变对反应速率的影响,由于反应①的正反应是吸热反应,所以升高温度,正逆反应速率均增大,但正反应速率增大的幅度大,故A正确。图像B是温度改变对混合物中CO含量的影响,温度较低时反应不进行,随着温度升高混合物中CO的含量逐渐增大,不会减小,故B错误。图像C中T1>T2,温度升高平衡向右移动,则CO的含量高,故C错误。

(5)中,由反应①和②,进行如下处理:①+②,得到:

Fe(s)+O2(g)FeO(s) ΔH=(a+b) kJ·mol-1,

故反应2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=2(a+b) kJ·mol-1。

(6)中,由反应③和②,进行如下处理:③-②×3,得到:

Fe2O3(s)2Fe(s)+O2(g) ΔH=(c-3b) kJ·mol-1,

所以Fe固体被O2氧化得到Fe2O3固体的热化学方程式为:

2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s) ΔH=(3b-c) kJ·mol-1。