Question

(1)反应Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH₁，平衡常数为K₁

反应Fe(s)＋H₂O(g)FeO(s)＋H₂(g) ΔH₂，平衡常数为K₂

在不同温度时K₁、K₂的值如下表：

	700 ℃	900 ℃
K1	1.47	2.15
K2	2.38	1.67

反应CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g) ΔH，平衡常数K，则ΔH＝___________(用ΔH₁和ΔH₂表示)，K＝___________(用K₁和K₂表示)，且由上述计算可知，反应CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂气体，发生反应Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH>0，CO₂的浓度与时间的关系如图所示：

①该条件下反应的平衡常数为___________；若铁粉足量，CO₂的起始浓度为2.0 mol·L^－1，则平衡时CO₂的浓度为____________mol·L^－1。

②下列措施中能使平衡时增大的是__________(填序号) 。

A．升高温度    B．增大压强    C．再充入一定量的CO₂ D．再加入一定量铁粉

③一定温度下，在一个固定容积的密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。

a. 容器中的压强不变               b.气体的密度不再改变

c. υ_正(CO₂)＝υ_逆(CO)              d. c(CO₂)＝c(CO)

e. 容器内气体总物质的量不变

Answer

ΔH1－ΔH2 吸热 2.0 A bc

【解析】

(1)已知反应① Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH1，平衡常数为K1

反应② Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) ΔH2，平衡常数为K2

根据盖斯定律可知，①－②得到反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2，平衡常数K＝；根据表中数据可知随温度的升高，K1增大，K2减小，所以K值随温度升高而增大，因此反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)是吸热反应。

（2）①根据图中数据可知，起始时CO2的浓度是1.5mol/L，平衡时二氧化碳浓度是0.5mol/L，消耗二氧化碳浓度是1.0mol/L，因此生成CO浓度是1.0mol/L，则该条件下反应的平衡常数K=；若铁粉足量，CO2的起始浓度为2.0 mol·L－1，设平衡时CO2的浓度为xmol/L，则K=，解得x＝。

②A．正反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动，则增大，A选；

B．反应前后体积不变，增大压强平衡不移动，不变，B不选；

C．再充入一定量的CO2，虽然平衡正向移动，但平衡常数不变，则不变，C不选；

D．再加入一定量铁粉，平衡不移动，不变，D不选；

答案选A。

③a. 反应前后体积不变，则容器中的压强始终不变，容器内压强不变不能说明反应达到平衡状态，a不选；

b.反应前后气体的质量变化，容积不变，则气体的密度不再改变说明反应达到平衡状态，b选；

c. υ正(CO2)＝υ逆(CO)表示反应速率方向相反，且满足反应速率之比等于相应的化学计量数之比，说明反应达到平衡状态，c选；

d. c(CO2)＝c(CO)时反应不一定达到平衡状态，d不选；

e. 反应前后体积不变，则容器内气体总物质的量始终不变，容器内气体总物质的量不变不能说明反应达到平衡状态，e不选；

答案选bc。

【点晴】

该题的难点是平衡状态判断，可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等；②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变；只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。