Question

【題目】鐵是生產(chǎn)生活中應(yīng)用最廣泛的金屬，煉鐵技術(shù)備受關(guān)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 斷裂lmol CO(s)氣體中的化學(xué)鍵需要吸收1O76kJ的能量

斷裂lmolCO2(s)氣體中的化學(xué)鍵需要吸收1490kJ的能量

請(qǐng)回答下列問題：

（l）斷裂1molC(s)中所有化學(xué)鍵需要吸收的能量為_________。

（2）T1℃時(shí)，向密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發(fā)生反應(yīng)①，達(dá)到平衡后，CO2的濃度為a mol/L；其他條件不變，縮小容器容積，再次達(dá)到平衡時(shí)，CO2的濃度為bmol/L，則a____b （選填“>”“<”或“=”）。

（3）起始溫度均為T2℃時(shí)，向容積為10L的三個(gè)恒容密閉容器中，分別加入一定量的Fe2O3和CO發(fā)生反應(yīng)②，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

編號(hào)	容器	起始時(shí)物質(zhì)的量/mol		平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol	平衡常數(shù)(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(shí)，容器1中反應(yīng)的平衡常數(shù)Kl=_______。

②容器2中，5min達(dá)到平衡，則0～5min內(nèi)以CO2表示該反應(yīng)的速率v(CO2)=_____。

③對(duì)于三個(gè)容器中的反應(yīng)，下列說法正確的是（填選項(xiàng)字母）________。

A.m>2n B. 容器1和容器2中CO的平衡轉(zhuǎn)化率al<a2

C. K1=K3 D. 平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)：P3>Pl

（4）T2℃時(shí)，向恒壓密閉容器中充入0.5molFe2O3和1.0molCO，發(fā)生反應(yīng)② ，CO和CO2的物質(zhì)的量濃度（c）與時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示。

6min時(shí)，改變的外界條件為_________，理由為___________。

Answer 1

【答案】 834.5kJ = 64 0.048mol/(L·min) AD 升溫 升溫平衡逆移。

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律，將①×-②×得：C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H=+=172.5kJmol-1．設(shè)斷裂1mol C(s)中所有化學(xué)鍵需要吸收的能量為x，則：x=2×1076kJ-1490kJ+172.5kJ=834.5kJ；

(2)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，T1℃時(shí)，K=c(CO2)=amol/L，故其他條件不變，縮小容器容積，再次達(dá)到平衡時(shí)，CO2的濃度為b molL-1，k=b molL-1，故a=b；(3)①依據(jù)反應(yīng)②熱化學(xué)方程式計(jì)算；
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5KJmol-1
起始量(mol)0.51.50 0
變化量(mol) 0.4 1.20.8 1.2
平衡量(mol) 0.10.3 0.81.2
K1===64；

②設(shè)5min達(dá)到平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為xmol
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5KJmol-1
起始量(mol)230 0
變化量(mol)x/3x 2x/3 x
平衡量(mol)2-x/33-x2x/3x
K2=K1=，解得：x=2.4mol
v(CO2)= =0.048mol/(Lmin)；
③A．編號(hào)3中反應(yīng)物是編號(hào)2的一半，且反應(yīng)前后體積變化為0，如果編號(hào)3中仍是恒溫條件，平衡時(shí)n=m，但容器是絕熱裝置，此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，容器內(nèi)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，則n＜m，即m＞2n，故A正確；B．根據(jù)①②的數(shù)據(jù)分析如下：al=×100%=80%；a2=×100%=80%；容器1和容器2中CO的平衡轉(zhuǎn)化率al=a2，故B錯(cuò)誤；C．編號(hào)3中溫度高，則平衡常數(shù)發(fā)生改變，平衡逆向移動(dòng)，K1＞K3，故C錯(cuò)誤；D．平衡時(shí)氣體壓強(qiáng)：P3＞P1，因n=1.2mol＞0.8mol，故D正確；故選AD；
(4)①依據(jù)勒夏特列原理，升溫，平衡逆向移動(dòng)，CO濃度增大，CO2濃度減小。