Question

已知反應(yīng)①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH=a kJ·mol-1,平衡常數(shù)為K;反應(yīng)②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)　ΔH=b kJ·mol-1;反應(yīng)③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=c kJ·mol-1。測(cè)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(shí)進(jìn)行反應(yīng)①,CO2的起始濃度為2 mol·L-1,CO的平衡濃度為　　　　。 

(2)反應(yīng)①為　　　　(選填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 

(3)700 ℃時(shí)反應(yīng)①達(dá)到平衡狀態(tài),要使該平衡向右移動(dòng),其他條件不變時(shí),可以采取的措施有　　　　(填序號(hào))。 

A.縮小反應(yīng)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(yīng)①的是　　　　(填序號(hào))(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(yīng)①和②可求得,反應(yīng)2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=　　　　。 

(6)請(qǐng)運(yùn)用蓋斯定律寫(xiě)出Fe(固體)被O2(氣體)氧化得到Fe2O3(固體)的熱化學(xué)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(jù)反應(yīng)①,可寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=,從表中數(shù)據(jù)觀察到:K值隨溫度升高而增大,說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。在500 ℃時(shí),假設(shè)CO2轉(zhuǎn)化了x mol·L-1,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),有下式成立:K==1.00,解得x=1,即平衡時(shí)CO的濃度為1 mol·L-1。(3)中,700 ℃時(shí)反應(yīng)①達(dá)到平衡,要使該平衡向右移動(dòng),可以升高體系溫度、增大反應(yīng)物濃度(通入CO2),注意不要錯(cuò)選選項(xiàng)E,因?yàn)榉磻?yīng)物Fe是固體,改變固體或純液體的量對(duì)平衡無(wú)影響。(4)中,圖像A是溫度改變對(duì)反應(yīng)速率的影響,由于反應(yīng)①的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以升高溫度,正逆反應(yīng)速率均增大,但正反應(yīng)速率增大的幅度大,故A正確。圖像B是溫度改變對(duì)混合物中CO含量的影響,溫度較低時(shí)反應(yīng)不進(jìn)行,隨著溫度升高混合物中CO的含量逐漸增大,不會(huì)減小,故B錯(cuò)誤。圖像C中T1>T2,溫度升高平衡向右移動(dòng),則CO的含量高,故C錯(cuò)誤。(5)中,由反應(yīng)①和②,進(jìn)行如下處理:①+②,得到:Fe(s)+O2(g)FeO(s)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1,故反應(yīng)2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=2(a+b) kJ·mol-1。(6)中,由反應(yīng)③和②,進(jìn)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(xué)方程式為:2Fe(s)+O2(g)Fe2O3(s)　ΔH=(3b-c) kJ·mol-1