Question

已知反應①Fe(s)+CO₂(g)FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol^-1,平衡常數(shù)為K;
反應②CO(g)+1/2O₂(g)CO₂(g) ΔH=bkJ·mol^-1;
反應③Fe₂O₃(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g) ΔH=ckJ·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(tài),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CO₂
C.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

(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

（1）（2）依據(jù)反應①,可寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式K=,從表中數(shù)據(jù)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(tài)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。