Question

设反应①Fe(s) + CO₂(g) FeO(s) + CO(g) 的平衡常数为K₁，反应②Fe(s) + H₂O(g) FeO(s) + H₂(g) 的平衡常数为K₂。在不同温度下，K₁和K₂的值如下：

温度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

(1)现有反应③ H₂(g) + CO₂(g) H₂O(g) + CO(g)，写出该反应的平衡常数K₃的数学表达式K₃=______________，根据反应①与②，可推导出K₁、K₂和K₃之间的关系式为______________。

(2)从上表和K₁、K₂和K₃之间的关系可以推断：反应①是___________(填“吸”、“ 放”，下同)热反应，反应③是___________热反应。

(3)图表示该反应③在时刻t₁达到平衡，在时刻t₂因改变某个条件而发生变化的情况：

①图中时刻t₂时改变的条件是_________(写出一种即可)，

②973K时测得反应①中CO₂和CO 的浓度分别为0.025mol/L和0.1mol/L，此时反应①是否处于化学平衡状态_______(选填“是”或“否”)， 化学反应速度υ(正)_________υ(逆)(选填“>”、“<”或“=”)。

Answer

K3＝K1/K2 (或K3·K2=K1) 吸热 吸热 加入催化剂或增大体系压强 否 ＜

【解析】

(1)化学平衡常数指在一定温度下,可逆反应都达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,固体、纯液体不需要表示出； (2)吸热反应，升温，K增大；放热反应，升温，K减小，进行判断； (3)利用勒夏特立原理判断平衡；计算时利用浓度商Qc与平衡常数之间的关系比较判断反应进行方向。

（1）反应③ H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)，该反应的平衡常数K3的数学表达式K3= ， 利用盖斯定律将①-②可得③，可推导出K1、K2和K3之间的关系式为K3＝K1/K2 (或K3·K2=K1)；

正确答案： ； K3＝K1/K2 (或K3·K2=K1)。

（2）由上表可知，温度升高，K1值增大，反应①Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g)为吸热反应；K2值减小，反应②Fe(s) + H2O(g) FeO(s) + H2(g)为放热反应；温度升高，K1增大，K2减小，K1/K2增大，所以反应③H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)为吸热反应。

正确答案：吸热；吸热。

（3）①由图可知反应③H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)在时刻t2正逆反应速率突然上升，但平衡没有移动。催化剂可以同等程度加快正逆反应速率，对平衡无影响；对于左右两边气体的化学计量数之和相等的反应来说，缩小体积增大压强，也可以加快反应速率，对平衡无影响；

正确答案：加入催化剂或增大体系压强。

②反应①Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g)在973K时k=1.47，反应①中CO2和CO 的浓度分别为0.025mol/L和0.1mol/L时，Qc=C（CO）/C(CO2)=0.1/0.025=4，Qc>K，反应逆向进行，υ(正) ＜υ(逆)；

正确答案：否 ； ＜。