Question

已知反應①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH=a kJ·mol-1,平衡常數為K;反應②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)　ΔH=b kJ·mol-1;反應③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=c kJ·mol-1。測得在不同溫度下,K值如下:

溫度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

 

(1)若500 ℃時進行反應①,CO2的起始濃度為2 mol·L-1,CO的平衡濃度為　　　　。 

(2)反應①為　　　　(選填“吸熱”或“放熱”)反應。 

(3)700 ℃時反應①達到平衡狀態,要使該平衡向右移動,其他條件不變時,可以采取的措施有　　　　(填序號)。 

A.縮小反應器體積B.通入CO2C.溫度升高到900 ℃D.使用合適的催化劑

E.增加Fe的量

(4)下列圖像符合反應①的是　　　　(填序號)(圖中v為速率,φ為混合物中CO含量,T為溫度且T1>T2)。 

 

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

(6)請運用蓋斯定律寫出Fe(固體)被O2(氣體)氧化得到Fe2O3(固體)的熱化學方程式:　。 

 

Answer 1

【答案】

(1)1 mol·L-1　(2)吸熱　(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】依據反應①,可寫出該反應的化學平衡常數表達式K=,從表中數據觀察到:K值隨溫度升高而增大,說明正反應為吸熱反應。在500 ℃時,假設CO2轉化了x mol·L-1,達到平衡狀態時,有下式成立:K==1.00,解得x=1,即平衡時CO的濃度為1 mol·L-1。(3)中,700 ℃時反應①達到平衡,要使該平衡向右移動,可以升高體系溫度、增大反應物濃度(通入CO2),注意不要錯選選項E,因為反應物Fe是固體,改變固體或純液體的量對平衡無影響。(4)中,圖像A是溫度改變對反應速率的影響,由于反應①的正反應是吸熱反應,所以升高溫度,正逆反應速率均增大,但正反應速率增大的幅度大,故A正確。圖像B是溫度改變對混合物中CO含量的影響,溫度較低時反應不進行,隨著溫度升高混合物中CO的含量逐漸增大,不會減小,故B錯誤。圖像C中T1>T2,溫度升高平衡向右移動,則CO的含量高,故C錯誤。(5)中,由反應①和②,進行如下處理:①+②,得到:Fe(s)+O2(g)FeO(s)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1,故反應2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=2(a+b) kJ·mol-1。(6)中,由反應③和②,進行如下處理:③-②×3,得到:Fe2O3(s)2Fe(s)+O2(g)　ΔH=(c-3b) kJ·mol-1,所以Fe固體被O2氧化得到Fe2O3固體的熱化學方程式為:2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)　ΔH=(3b-c) kJ·mol-1