18.已知化學反應①:Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g),其平衡常數(shù)為K1;化學反應②:Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g),其平衡常數(shù)為K2.在溫度973K和1173K情況下,K1、K2的值分別如下:
溫度K1K2
973K1.472.38
1173K2.151.67
(1)通過表格中的數(shù)值可以推斷:反應①是吸熱(填“吸熱”或“放熱”)反應.
(2)現(xiàn)有反應③:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),請你寫出該反應的平衡常數(shù)K3的數(shù)學表達式:
K3=$\frac{[CO][{H}_{2}O]}{[{H}_{2}][C{O}_{2}]}$.
(3)能判斷反應③已達平衡狀態(tài)的是BC.
A.容器中壓強不變
B.混合氣體中c(CO)不變
C.v正(H2)=v逆(H2O)
D.c(CO2)=c(CO)
(4)根據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系式.據(jù)此關系式及上表數(shù)據(jù),也能推斷出反應③是吸熱(填“吸熱”或“放熱”)反應.要使反應③在一定條件下建立的平衡向正反應方向移動,可采取的措施是DF(填寫序號).
A.縮小反應容器容積    B.擴大反應容器容積       C.降低溫度                       
D.升高溫度           E.使用合適的催化劑       F.設法減少CO的量
(5)若反應③的逆反應速率與時間的關系如圖所示:

若反應在t2、t4、t6、t8時各只改變了一種條件(濃度、壓強、溫度、催化劑),試判斷如何改變的條件:t2時升高溫度; t4時降低壓強.

分析 (1)根據(jù)溫度升高平衡常數(shù)的變化:吸熱反應,溫度升高,平衡常數(shù)增大,放熱反應,溫度升高,平衡常數(shù)減小判斷;
(2)依據(jù)平衡常數(shù)等于各生成物平衡濃度系數(shù)次冪之積和反應物平衡濃度系數(shù)次冪之積的比值來寫出反應的平衡常數(shù)計算式;
(3)依據(jù)達到平衡時正逆反應速率是否相等且不等于零、達到平衡時各組分的量保持不變來判定;
A.反應前后系數(shù)和相等,容器中壓強不變的狀態(tài)不一定平衡;
B.反應中某組分濃度不變是化學平衡的特征;
C.正逆反應速率相等,達到了平衡;
D.反應中某組分濃度不變是化學平衡的特征;
(4)利用蓋斯定律將①-②可得:③H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g),據(jù)此書寫平衡常數(shù)表達式,結合圖表中平衡常數(shù)隨溫度變化分析反應熱量變化;化學平衡影響因素:溫度、濃度、壓強,據(jù)此結合反應方程式特點來分析平衡移動方向;
(5)反應前后氣體的系數(shù)和不變,所以加入催化劑和改變壓強都不會引起平衡的移動,升高溫度,正逆反應速律增大,但是平衡移動,改變壓強,化學反應速率變化,平衡移動,根據(jù)圖象確定改變的條件即可.

解答 解:(1)由表中數(shù)據(jù)可知,溫度升高,①的平衡常數(shù)增大,說明平衡向正反應方向移動,則正反應吸熱,故答案為:吸熱;
(2)依據(jù)反應CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),根據(jù)平衡常數(shù)的概念,該反應的平衡常數(shù)K3的數(shù)學表達式:K=$\frac{[CO][{H}_{2}O]}{[{H}_{2}][C{O}_{2}]}$,故答案為:$\frac{[CO][{H}_{2}O]}{[{H}_{2}][C{O}_{2}]}$;
(3)A.反應前后系數(shù)和相等,容器中壓強不變的狀態(tài)不一定平衡,故A錯誤;
B.混合氣體中c(CO)不變是化學平衡的特征,故B正確;
C.v正(H2)=v逆(H2O),證明正逆反應速率相等,達到了平衡,故C正確;
D.c(CO2)=c(CO)不能說明正逆反應速率相等,不一定達到了平衡,故D錯誤;
故選BC;
(4)已知:①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g);
②Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g);
利用蓋斯定律將①-②可得:③H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g);
則K3=$\frac{c(CO)c({H}_{2}O)}{c({H}_{2})c(C{O}_{2})}$=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;依據(jù)圖表平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析,溫度升高$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$增大,說明平衡正向進行,反應是吸熱反應;
③H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g)反應是吸熱反應,反應前后氣體體積不變,要使反應在一定條件下建立的平衡向正反應方向移動,則
A.縮小反應容器容積實質增大壓強,反應前后氣體體積不變,平衡不動; 故A不符合;
B.擴大反應容器容積,壓強減小,反應前后氣體體積不變,平衡不動;故B不符合;
C.反應是吸熱反應,降低溫度,平衡向放熱反應方向進行,平衡逆向進行,故C不符合;
D.反應是吸熱反應,升高溫度,平衡向吸熱反應方向進行,平衡正向進行,故D符合;
E.使用合適的催化劑,催化劑只改變反應速率,不改變平衡,故E不符合;
F.設法減少CO的濃度,減少生成物濃度平衡正向進行,故F符合;
故答案為:$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;吸熱;DF;
(5)反應前后氣體的系數(shù)和不變,所以加入催化劑和改變壓強都不會引起平衡的移動,所以t8是加入了催化劑,速率加快,但是t4時是降低壓強,t6是改變濃度的結果,t2時速率加快,離開原來速率點,應該是升高溫度,故答案為:升高溫度;降低壓強.

點評 本題考查了化學平衡影響因素,化學反應速率影響因素分析、平衡常數(shù)的計算應用等知識,要求學生具備數(shù)據(jù)處理的能力,題目難度較大.

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Na2SO419.545.342.5
Na2Cr2O7[來源:]183269415
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A.溶液的pH值保持不變          B.ν(Cr2O72-)=2ν(CrO42-
C.CrO42- 和Cr2O72-的濃度比值保持不變  D.溶液顏色保持不變
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①轉化后所得溶液中c(Cr2O72-)=0.2mol•L-1
②已知:T℃時該反應的平衡常數(shù)K=2×1013,上述轉化后所得溶液的pH為6.4.(lg2=0.3    lg3=0.48   1g7=0.85)
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