Question

8．鐵是生產生活中應用最廣泛的金屬，煉鐵技術備受關注，已知：
①2Fe₂O₃（s）+3C（s）?4Fe（s）+3CO₂（g）△H=+460.5kJ•mol^-1
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ•mol^-1
③斷裂1mol CO（s）氣體中的化學鍵需要吸收1076kJ的能量
斷裂1mol CO₂（s）氣體中的化學鍵需要吸收1490kJ的能量
請回答下列問題：
（1）斷裂1mol C（s）中所有化學鍵需要吸收的能量為834.5kJ．
（2）T₁℃時，向密閉容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，發(fā)生反應①，達到平衡后，CO₂的濃度為a mol•L^-1；其他條件不變，縮小容器容積，再次達到平衡時，CO₂的濃度為b mol•L^-1，則a=b．（選填“＞”“＜”或“=”）
（3）起始溫度均為T₂℃時，向容積為10L的三個恒容密閉容器中，分別加入一定量的Fe₂O₃和CO發(fā)生反應②，測得相關數據如表所示：

編號	容器	起始時物質的量 mol		平衡時物質的量/mol	平衡常數（K）
		Fe2O3	CO	Fe
1	恒溫	0.5	1.5	0.8	K1
2	恒溫	2	3	m	K2
3	絕熱	1	1.5	n	K3

①T₂℃時，容器1中反應的平衡常數K₁=64．
②容器2中，5min達到平衡，則0～5min內以CO₂表示該反應的速率v（CO₂）=0.048mol/（L•min）．
③對于三個容器中的反應，下列說法正確的是CD（填選項字母）．
A．m＞2n　　
B．容器1和容器2中CO的平衡轉化率a₁＜a₂．
C．K₁=K₃
D．平衡時氣體壓強：P₃＞P₁
（4）T₂℃時，向恒壓密閉容器中充入0.5mol Fe₂O₃和1.0mol CO，發(fā)生反應②，CO和CO₂的物質的量濃度（c）與時間（t）的關系如圖所示．
6min時，改變的外界條件為升溫，理由為升溫，平衡逆向移動，CO濃度增大，CO₂濃度減�。�

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律和結合反應熱等于反應物的總鍵能減生成物的總鍵能列方程計算可求出；
（2）平衡常數只與溫度有關，故a=b；
（3）①依據化學平衡三段式計算平衡濃度，結合平衡常數概念計算得到；
②根據v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率；
③根據化學平衡三段式計算和等效平衡去分析；
（4）根據圖象可知，6min時，改變條件下CO濃度立刻增大、二氧化碳立刻濃度減小，說明平衡向著逆向移動，結合勒夏特列原理分析．

解答 解：（1）根據蓋斯定律，將①×$\frac{1}{3}$-②×$\frac{2}{3}$得：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=（+460.5KJ•mol^-1）×$\frac{1}{3}$+（-28.5KJ•mol^-1）×$\frac{2}{3}$=172.5kJ•mol^-1．設斷裂1mol C（s）中所有化學鍵需要吸收的能量為x，則：x=2×1076kJ-1490kJ+172.5kJ=834.5kJ，
故答案為：834.5kJ；
（2）平衡常數只與溫度有關，T₁℃時，K=c（CO₂）=amol/L，故其他條件不變，縮小容器容積，再次達到平衡時，CO₂的濃度為b mol•L^-1，k=b mol•L^-1，故a=b，
故答案為：=；
（3）①依據反應②熱化學方程式計算；
                    Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 0.5           1.5              0               0     
變化量（mol） 0.4           1.2             0.8            1.2    
平衡量（mol）0.1            0.3             0.8             1.2
則化學平衡常數K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=$\frac{（\frac{1.2}{10}）^{3}}{（\frac{0.3}{10}）^{3}}$=64，
故答案為：64；
②設5min達到平衡時CO₂的物質的量為xmol
                 Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 2               3               0              0     
變化量（mol） x/3            x             2x/3            x    
平衡量（mol）2-x/3          3-x           2x/3            x
K₂=K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64=$\frac{（\frac{x}{10}）^{3}}{（\frac{3-x}{10}）^{3}}$，
解得：x=2.4mol
v（CO₂）=$\frac{\frac{2.4mol}{10L}}{5min}$=0.048mol/（L•min），
故答案為：0.048mol/（L•min）；
③A．           Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 2               3               0                0     
變化量（mol） m/3            m             2m/3            m   
平衡量（mol）2-m/3          3-m           2m/3           m
K₂=K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64=$\frac{（{\frac{m}{10}）}^{3}}{（\frac{3-m}{10}）^{3}}$，
解得：m=2.4mol
                 Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
起始量（mol） 1               1.5               0              0     
變化量（mol） n/3            n             2n/3             n   
平衡量（mol）1-n/3          1.5-n           2n/3           n
K₂=K₁=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64=$\frac{（\frac{n}{10}）^{3}}{（{\frac{3-n}{10}）}^{3}}$，
解得：n=1.2mol，
根據分析可知，m=2n，故A錯誤；
B．根據①②的數據可知：
a₁=$\frac{1.2}{1.5}$×100%=80%，a₂=$\frac{2.4}{3}$×100%=80%，則a₁=a₂，故B錯誤；
C．因溫度相同，平衡常數不變，則K₁=K₃，故C正確；
D．因n=1.2mol＞0.8mol，則平衡時氣體壓強：P₃＞P₁，故D正確；
故答案為：CD；
（4）6min時，改變條件下CO濃度立刻增大、二氧化碳立刻濃度減小，說明改變條件升高溫度后平衡向著逆向移動，
故答案為：升溫；升溫，平衡逆向移動，CO濃度增大，CO₂濃度減�。�

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡計算、蓋斯定律的應用、化學平衡及其影響等知識，題目難度較大，注意平衡常數計算時要用濃度而不是物質的量，為易錯點，試題有利于培養(yǎng)學生的分析、理解能力及化學計算能力．