Question

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	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

（1）現(xiàn)有反應③：CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g），平衡常數(shù)為K₃
①請根據(jù)反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系式為

 

．據(jù)此關系式及上表數(shù)據(jù)，也能推斷出反應③是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
②圖甲、乙分別表示反應③在t₁時刻達到平衡、在t₂時刻因改變某個條件而發(fā)生變化的情況
i圖甲中t₂時刻發(fā)生改變的條件是

 

（答出所有可能情況）．
ii圖乙中t₂時刻發(fā)生改變的條件是

 

（答出所有可能情況）．

（2）在容積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發(fā)生反應．
CO₂（g）+3H₂（g）

500℃    .

101kPa

CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.47kJ/mol
有關物質(zhì)的濃度隨時間變化如圖所示．
①從反應開始到平衡，H₂的平均反應速率v（H₂）=

 

．
②若其它條件不變，只將溫度提高到800℃，再次達平衡時，n（CH₃OH）/n（CO₂）比值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）上述反應中的氫氣還可用于工業(yè)上合成氨氣．請回答下列問題：
在25℃下，將a mol?L^-1的氨水與0.01mol?L^-1的鹽酸等體積混合，反應平衡時溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），用含a的代數(shù)式表示NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①依據(jù)反應①②③平衡常數(shù)表達式計算推出K₃的計算式；
②根據(jù)圖甲中t₂時刻改變條件，正逆反應速率都增大但平衡不移動，然后化學平衡影響因素分析平衡移動方向；
根據(jù)圖乙中t₂時刻改變條件，平衡向逆反應方向移動，然后化學平衡影響因素分析平衡移動方向；
（2）①圖象分析計算甲醇的反應速率，結合速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比得到氫氣反應速率；
②反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
（3）結合溶液的電荷守恒以及電離平衡常數(shù)概念解答．

解答： 解：（1）①根據(jù)反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系式：
化學反應①：Fe（s）+CO₂（g）=FeO（s）+CO（g），其平衡常數(shù)為K₁=

c(CO)

c(CO2)

；
化學反應②：Fe（s）+H₂O（g）=FeO（s）+H₂（g），其平衡常數(shù)為K₂=

c(H2)

c(H2O)

；
化學反應③：CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g），平衡常數(shù)為K₃ =

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

K₃=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

K1

K2

；          
溫度為973K時K₃=

1.47

2.38

=0.62，溫度為1173K時K3=

2.15

1.67

=1.29，
溫度升高，平衡常數(shù)增大．說明正反應是吸熱反應，
故答案為：

K1

K2

；吸熱；
②圖甲中t₂時刻改變條件，正逆反應速率都增大但平衡不移動，改變的條件為增大壓強或加入催化劑，圖乙中t₂時刻改變條件，平衡向逆反應方向移動，二氧化碳濃度增大，一氧化碳濃度減小，可以采用降低溫度或增大水蒸氣的濃度或減小氫氣的濃度，
故答案為：增大壓強或加入催化劑；降低溫度或增大水蒸氣的濃度或減小氫氣的濃度；
（2）①從反應開始到平衡甲醇濃度變化0.75mol/L?min，反應速率V（H₂）=3V（CH₃OH）=3×

0.75mol/L

10min

=0.225 mol/（L?min），
故答案為：0.225 mol/（L?min）；     
②若其它條件不變，只將溫度提高到800℃，反應是放熱反應，平衡逆向進行，再次達平衡時，n（CH₃OH）/n（CO₂）比值減小，故答案為：減�。�
（3）根據(jù)電荷守恒有c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×0.01mol?L^-1=0.005mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

amol?L^-1-0.005mol?L^-1=（0.5a-0.005）mol/L，
NH₃?H₂O的電離常數(shù)K_b=

10-7×0.005

0.5a-0.005

=

10-9

a-0.01

，
故答案為：

10-9

a-0.01

．

點評：本題考查化學平衡影響因素的分析判斷，平衡常數(shù)的計算應用，數(shù)據(jù)處理的能力，題目難度中等．