Question

（每空2分，共10分）铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应。

如铁与水反应：3Fe（s）＋4H₂O（g）＝Fe₃O₄（s）＋4H₂（g）   △H

（1）上述反应的平衡常数表达式K＝_____________。

（2）已知：①3Fe（s）＋2O₂（g）＝Fe₃O₄（s）   △H₁＝－1118.4kJ·mol^－1

②2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）   △H₂＝－483.8 kJ·mol^－1

③2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（l）   △H₃＝－571.8 kJ·mol^－1

则△H＝_____________。

（3）在t℃时，该反应的平衡常数K＝16，在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe	H2O（g）	Fe3O4	H2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	1.5	1.0	1.0

①甲容器中H₂O的平衡转化率为_____________（结果保留一位小数）。

②下列说法正确的是_____________（填编号）

A．若容器压强恒定，则反应达到平衡状态

B．若容器内气体密度恒定，则反应达到平衡状态

C．甲容器中H₂O的平衡转化率大于乙容器中H₂O的平衡转化率

D．增加Fe₃O₄就能提高H₂O的转化率

（4）若将（3）中装置改为恒容绝热（不与外界交换能量）装置，按下表充入起始物质，起始时与平衡后的各物质的量见表：

	Fe	H2O（g）	Fe3O4	H2
起始/mol	3.0	4.0	0	0
平衡/mol	m	n	p	q

若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质，见表：

	Fe	H2O（g）	Fe3O4	H2
A/mol	3.0	4.0	0	0
B/mol	0	0	1	4
C/mol	m	n	p	q

当上述可逆反应再一次达到平衡状态后，上述各装置中H₂的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是___________（用A、B、C表示）。

Answer

（1）K＝ （2）－150.8kJ/mol（3）①33.3% ②BC （4）B＞C＞A

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据该反应的化学方程式可知，平衡常数表达式K＝。

（2）根据盖斯定律可知，①－②×2即得到反应3Fe（s）＋4H2O（g）＝Fe3O4（s）＋4H2（g），所以该反应的反应热△H＝－1118.4kJ/mol＋483.8kJ/mol×2＝－150.8kJ/mol。

（3）① 3Fe（s）＋4H2O（g）＝Fe3O4（s）＋4H2（g）

起始浓度（mol/L） 0.5 0.5

转化浓度（mol/L） x x

平衡浓度（mol/L） 0.5－x 0.5＋x

则根据平衡常数K＝可知＝16

解得x＝，所以水蒸气的转化率＝×100%＝33.3%

②A、反应前后体积不变，压强始终不变，所以若容器压强恒定，则反应不一定达到平衡状态，A不正确；B、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容器容积不变，但气体的质量是变化的，所以若容器内气体密度恒定，则反应达到平衡状态，B正确；C、乙容器相当于是在甲容器的基础上增加水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，但水蒸气的转化率降低，即甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率，C正确；D、四氧化三铁是固体，所以增加Fe3O4不能提高H2O的转化率，D不正确，答案选BC。

（4）A相当于是在原平衡的基础上增大压强平衡不移动，但反应放热多。由于是绝热容器，温度升高，使平衡向逆反应方向移动，氢气含量降低；B也相当于是在原平衡的基础上增大压强平衡不移动，但反应吸热。由于是绝热容器，温度降低，使平衡向正反应方向移动，氢气含量增大；C相当于是等效平衡，氢气含量不变，所以各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是B＞C＞A。

考点：考查平衡常数、盖斯定律的应用、外界条件对平衡状态的影响、转化率的有关计算。