Question

2．鐵可以形成多種氧化物、氫氧化物和鹽類．鐵與二氧化碳、水在某一密閉體系中反應(yīng)情況如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡常數(shù)	溫度
		973K	1173K
ⅠFe（s）+CO2（g）=FeO（s）+CO（g）	K1	1.47	2.15
ⅡFe（s）+H2O（g）=FeO（s）+H2（g）	K2	2.38	1.67
ⅢCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）	K3	？	？

完成下列填空：
（1）反應(yīng)Ⅰ是吸熱（選填“吸熱”，“放熱”）反應(yīng)．根據(jù)反應(yīng)Ⅰ與Ⅱ可以推導(dǎo)出同溫下K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系，則K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）973K時(shí)，若反應(yīng)Ⅲ在一個(gè)容積為2L的反應(yīng)容器內(nèi)2min時(shí)達(dá)到平衡，有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則在2min內(nèi)v（CO₂）=0.375mol•（L•s）^-1．若壓縮容器的容積為原來(lái)的一半，平衡將不移動(dòng)（選填“向左”，“向右”，“不”），CO₂的濃度將增大（選填“增大”，“減小”，“不變”）．使該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)都增大的措施有降低溫度．

Answer 1

分析 （1）分析平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；依據(jù)反應(yīng)①②③的平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算得到K₁、K₂、K₃的關(guān)系；
（2）依據(jù)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算V=$\frac{△c}{△t}$得到；反應(yīng)前后氣體體積不變，改變壓強(qiáng)平衡不動(dòng)，但體積減小物質(zhì)濃度增大，使該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)都增大的措施應(yīng)使平衡正向進(jìn)行，計(jì)算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，比較分析反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大．

解答 解：（1）平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
①Fe（s）+CO₂（g）=FeO（s）+CO（g），K₁=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，
②Fe（s）+H₂O（g）=FeO（s）+H₂（g），K₂=$\frac{c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$，
③CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），K₃=$\frac{c（{H}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$，
所以平衡常數(shù)的關(guān)系是K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，
故答案為：吸熱；$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$；
（2）973K時(shí)，若反應(yīng)③在一個(gè)容積為2L的反應(yīng)容器內(nèi)2min時(shí)達(dá)到平衡，反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），每反應(yīng)生成1molCO₂，電子轉(zhuǎn)移2mol，有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為1.5mol，則在2min內(nèi)v（CO₂）=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{2min}$=0.375 mol•（L•s）^-1；
若壓縮容器的容積為原來(lái)的一半，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不移動(dòng)，CO₂的濃度將增大，依據(jù)（1）計(jì)算可知K₃=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$，973K時(shí)K₃=$\frac{2.38}{1.47}$=1.62，1173K時(shí)K₃=$\frac{1.67}{2.15}$=0.78，所以隨溫度升高，反應(yīng)③平衡常數(shù)減小，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)都增大需要平衡正向進(jìn)行，所以采取的措施是降低溫度；
故答案為：0.375 mol•（L•s）^-1；不；增大；降低溫度．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用，主要是平衡移動(dòng)原理的分析判斷，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)的概念及表達(dá)式，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．