(2014•中山模拟)(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积2L的恒容密闭容器中,进行反应:

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  • 解题思路:(1)①根据氢气的物质的量,利用化学计量数之比等于物质的量之比计算二氧化碳的物质的量,再v=

    △n

    V

    △t

    计算v(CO2);

    ②由于反应前后气体的体积不变,故650℃时开始加入4molCO、2molH2O与开始加入2molCO、1molH2O是等效平衡,故650℃时开始加入2molCO、1molH2O到达平衡时氢气的物质的量为0.8mol,实验2等效为在实验1的基础上移走2molCO、1molH2O到达平衡后,再升高温度到900℃时,实验2中氢气的物质的量为0.4mol,小于0.8mol,说明升高温度平衡向逆反应方向移动;

    (2)①根据盖斯定律计算目标热化学方程式的反应热;

    ②Ⅰ.FeO为固体,颗粒大小不影响平衡移动;

    Ⅱ.900℃时平衡时,FeO的转化率为40%,据此计算参加反应的FeO的物质的量,再利用三段式计算平衡时各物质的物质的量,再根据k=

    c(

    H

    2

    )

    c(

    H

    2

    O)

    计算;

    ③1000℃时反应速率比900℃快,到达平衡所用时间短,由图1可知,升高温度FeO的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,故升高温度H2O(g)转化率降低,固体颗粒不影响转化率,但颗粒越细,反应速率越快,据此画出图象.

    (1)①、实验1中6min到达平衡时生成氢气1.6mol,根据方程式可知,生成二氧化碳的物质的量=1.6mol,故v(CO2)=

    1.6mol

    2L

    6min=0.13mol/(L.min),

    故答案为:0.13mol/(L.min);

    ②、由于反应前后气体的体积不变,故650℃时开始加入4molCO、2molH2O与开始加入2molCO、1molH2O是等效平衡,故650℃时开始加入2molCO、1molH2O到达平衡时氢气的物质的量为0.8mol,实验2等效为在实验1的基础上移走2molCO、1molH2O到达平衡后,再升高温度到900℃时,实验2中氢气的物质的量为0.4mol,小于0.8mol,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,

    故答案为:放热;

    (2)①、已知:H2O(g)+3FeO(s)⇌Fe3O4(s)+H2(g)△H=a kJ/mol(Ⅰ)

    2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g)△H=b kJ/mol(Ⅱ)

    根据盖斯定律,(Ⅰ)×2+(Ⅱ)得:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g),故△H=(2a+b)kJ/mol,

    故答案为:(2a+b)kJ/mol;

    ②Ⅰ.FeO为固体,颗粒大小不影响平衡移动,故使用细颗粒FeO与用粗颗粒FeO时H2O(g)的转化率相等,

    故答案为:相等;

    Ⅱ.900℃时平衡时,FeO的转化率为40%,平衡FeO转化的量为:n(FeO)=0.60mol×40%=0.24mol,则:

    H2O(g)+3FeO(s)⇌Fe3O4(s)+H2(g)

    开始(mol):0.2 0.6 0 0

    转化(mol):0.08 0.24 0.08 0.08

    平衡(mol):0.12 0.36 0.08 0.08

    则k=

    c(H2)

    c(H2O)=

    0.08mol

    2L

    0.12mol

    2L=0.67

    答:此温度下该反应的平衡常数为0.67;

    ③1000℃时反应速率比900℃快,到达平衡所用时间短,由图1可知,升高温度FeO的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,故升高温度H2O(g)转化率降低,固体颗粒不影响转化率,但颗粒越细,反应速率越快,故图象为:

    故答案为:

    点评:

    本题考点: 化学平衡的计算;吸热反应和放热反应;反应速率的定量表示方法;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题考查化反应速率计算、反应热计算、平衡常数计算、化学平衡计算及影响因素、化学平衡图象等,题目比较综合,难度中等,侧重对基础知识巩固,(2)中FeO颗粒对水的转化率影响为易错点,学生容易受氢气生成速率的影响做出错误的判断.