Question

铁是生产生活中应用最广泛的金属，炼铁技术备受关注，已知：

①     

②   

③断裂气体中的化学键需要吸收1076kJ的能量，断裂气体中的化学键需要吸收1490kJ的能量。

请回答：

(1)断裂中所有化学键需要吸收的能量为________kJ。

(2)T₁℃时，向密闭容器中加入一定量的和C，发生反应①，达到平衡后的浓度为；其他条件不变，缩小容器体积，再次达到平衡时，的浓度为，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)
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K₁=_______。

②容器2中，5min达到平衡，则0~5min以表示该反应的速率___________。

③对于三个容器中的反应，下列说法正确的是(填字母)_________。

A.        B.容器1和容器2中的平衡转化率

C.        D.平衡时气体压强：

(4)一定条件下，向恒压密闭容器中充入0.5mol 和1.0mol CO，发生反应②，CO和的物质的量浓度(c)与时间(t)的关系如图所示：

①6min时改变的外界条件为________________。

②若在6min时，恒温将容器体积扩大到10L，请在图中画出6~10min的物质的量浓度随时间变化的曲线_________。

Answer

834.5 = 64 0.048mol•L-1•min-10.048mol•L-1•min-1 AD 升温

【解析】

(1)根据盖斯定律，①-②得C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)△H=172.5kJ•mol-1，△H=反应物键能总和-生成物键能总和，设：断裂1 mol C(s)中所有化学键需要吸收的能量为xkJ，则有172.5=x+1490-1076×2，解得x=834.5kJ，故答案为：834.5；
(2)其他条件不变，缩小容器体积，再次达到平衡时，此平衡与原平衡为等效平衡，CO2的浓度为不变，则a=b，故答案为：=；
(3)①采用第1组数据进行计算，平衡时n(Fe)=0.8mol，根据反应方程式Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)可知，生成的n(CO2)=1.2mol，反应的n(CO)=1.2mol，剩余的n(CO)=1.5mol-1.2mol=0.3mol，容器的体积为10L，所以K=；
②该反应反应前后气体体积不变，则容器1和容器2为等效平衡，转化率相等，则△n(CO)=3mol×0.8=2.4mol，则△n(CO2)=3mol×0.8=2.4mol，v(CO2)== =0.048 mol•L-1•min-1；
③A．如都在恒温条件下容器2和容器3为等效平衡，即m=2n，但容器3在绝热条件下，反应②是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则m＞2n，故A正确；
B．容器1和容器2为等效平衡，CO的平衡转化率α1=α2，故B错误；
C．K是温度函数，温度不同，K值不同，故C错误；
D．温度越高，压强越大，容器3是绝热，反应是放热反应，P3＞P1，故D正确，
故答案为：AD；
(4)①由图可知，6min以后CO的浓度增大，CO2浓度减小，说明平衡逆向移动，注意两者浓度没有突越性变化，说明改变的条件是升温；
②由图可知，以前容器体积为5L，容器体积扩大到10 L，浓度变为以前一半，相当于减小压强，该反应是气体体积不变的反应，减小压强，平衡不移动，则6～10 minCO2的物质的量浓度随时间变化的曲线为 。