Question

铁是生产生活中应用最广泛的金属，炼铁技术备受关注，己知：

①2Fe₂O₃(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO₂(g)   △H=＋460.5kJ/mol

②Fe₂O₃(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g)   △H=-28.5kJ/mol

③ 断裂lmol CO(s)气体中的化学键需要吸收1O76kJ的能量

断裂lmolCO₂(s)气体中的化学键需要吸收1490kJ的能量

请回答下列问题：

（l）断裂1molC(s)中所有化学键需要吸收的能量为_________。

（2）T₁℃时，向密闭容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，发生反应①，达到平衡后，CO₂的浓度为a mol/L；其他条件不变，缩小容器容积，再次达到平衡时，CO₂的浓度为bmol/L，则a____b （选填“>”“<”或“=”）。

（3）起始温度均为T₂℃时，向容积为10L的三个恒容密闭容器中，分别加入一定量的Fe₂O₃和CO发生反应②，测得相关数据如表所示：

编号	容器	起始时物质的量/mol	平衡时物质的量/mol	平衡常数(K)
Fe2O3	CO	Fe
1	恒温	0.5	1.5	0.8	K1
2	恒温	2	3	m	K2
3	绝热	1	1.5	n	K3

①T₂℃时，容器1中反应的平衡常数K_l=_______。

② 容器2中，5min达到平衡，则0～5min内以CO₂表示该反应的速率v(CO₂)=_____。

③ 对于三个容器中的反应，下列说法正确的是（填选项字母）________。

A.m>2n          B. 容器1和容器2中CO的平衡转化率a_l<a₂

C. K₁=K₃         D. 平衡时气体压强：P₃>P_l

（4）T₂℃时，向恒压密闭容器中充入0.5molFe₂O₃和1.0molCO，发生反应② ，CO和CO₂的物质的量浓度（c）与时间（t）的关系如图所示。

6min时，改变的外界条件为_________，理由为___________。

Answer

834.5kJ = 64 0.048mol/(L·min) AD 升温 升温平衡逆移。

【解析】(1)根据盖斯定律，将①×-②×得：C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H=+=172.5kJ•mol-1．设断裂1mol C(s)中所有化学键需要吸收的能量为x，则：x=2×1076kJ-1490kJ+172.5kJ=834.5kJ；

(2)平衡常数只与温度有关，T1℃时，K=c(CO2)=amol/L，故其他条件不变，缩小容器容积，再次达到平衡时，CO2的浓度为b mol•L-1，k=b mol•L-1，故a=b；(3)①依据反应②热化学方程式计算；
       Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5KJ•mol-1
起始量(mol) 0.5   1.5       0        0     
变化量(mol) 0.4    1.2    0.8        1.2    
平衡量(mol) 0.1   0.3       0.8   1.2
K1===64；

②设5min达到平衡时CO2的物质的量为xmol
      Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5KJ•mol-1
起始量(mol) 2    3         0      0     
变化量(mol) x/3   x       2x/3     x    
平衡量(mol)2-x/3   3-x     2x/3      x
K2=K1=，解得：x=2.4mol
v(CO2)= =0.048mol/(L•min)；
③A．编号3中反应物是编号2的一半，且反应前后体积变化为0，如果编号3中仍是恒温条件，平衡时n=m，但容器是绝热装置，此反应是放热反应，容器内温度升高，平衡逆向移动，则n＜m，即m＞2n，故A正确；B．根据①②的数据分析如下：al=×100%=80%；a2=×100%=80%；容器1和容器2中CO的平衡转化率al=a2，故B错误；C．编号3中温度高，则平衡常数发生改变，平衡逆向移动，K1＞K3，故C错误；D．平衡时气体压强：P3＞P1，因n=1.2mol＞0.8mol，故D正确；故选AD；
(4)①依据勒夏特列原理，升温，平衡逆向移动，CO浓度增大，CO2浓度减小。

点睛：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“+”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。