Question

14．Ⅰ、在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生反應(yīng)：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）．已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如表：

溫度/℃	1 000	1 150	1 300
平衡常數(shù)	64.0	50.7	42.9

請(qǐng)回答下列問題：
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
Ⅱ、工業(yè)上利用CO和水蒸氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)制取氫氣：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol
某小組研究在相同溫度下該反應(yīng)過程中的能量變化．他們分別在體積均為V L的兩個(gè)恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應(yīng)物，使其在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)．相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

容器編號(hào)	起始時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol				達(dá)到平衡的時(shí)間/min	達(dá)平衡時(shí)體系能量的變化/kJ
	CO	H2O	CO2	H2
①	1	4	0	0	t1		放出熱量：32.8 kJ
②	2	8	0	0	t2		放出熱量：Q

（1）容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為80%．
（2）計(jì)算容器②中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．

Answer 1

分析 I、K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，純固體不能代入K的表達(dá)式中，由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越小，則升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
Ⅱ、在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)，則①②中K相同，由①中放熱為32.8kJ，可知參加反應(yīng)的CO為$\frac{32.8kJ}{41kJ/mol}$=0.8mol，則
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始     1              4                 0             0
轉(zhuǎn)化    0.8            0.8               0.8          0.8
平衡   0.2            3.2                0.8          0.8
結(jié)合轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化的量}{開始的量}$×100%、平衡濃度計(jì)算K來解答．

解答 解：I、Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）中 K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越小，則升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；＜；
II、在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)，則①②中K相同，由①中放熱為32.8kJ，可知參加反應(yīng)的CO為$\frac{32.8kJ}{41kJ/mol}$=0.8mol，則
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始     1              4                 0             0
轉(zhuǎn)化    0.8            0.8               0.8          0.8
平衡   0.2            3.2                0.8          0.8
（1）容器①中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.8mol}{1mol}$×100%=80%，故答案為：80%；  
（2）K=$\frac{\frac{0.8}{V}×\frac{0.8}{V}}{\frac{0.2}{V}×\frac{3.2}{V}}$=1，故答案為：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握平衡三段法、K的表達(dá)式及計(jì)算、平衡移動(dòng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意II中溫度相同，題目難度不大．