Question

18．一定條件下鐵可以和CO₂發(fā)生反應(yīng)：Fe（s）+CO₂（g） FeO（s）+CO（g）△H＞0，1100℃時(shí)，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂氣體，反應(yīng)過程中CO₂和CO的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示．
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$．
（2）能表明反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的是AB（填序號(hào)）．
A．固體總質(zhì)量保持不變        B．氣體密度不變
C．v_正（Fe）=v_逆（FeO）       D．CO₂與CO濃度相等
（3）8min 內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.0625 mol•L^-1•min^-1
（4）1100℃時(shí)，2L的密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	甲	乙
量	3mo　Fe、 mo　CO	mo　FeO、 3mo　CO
CO濃度（mo•-1）	c1	c
CO體積分?jǐn)?shù)	φ1	φ
體系壓強(qiáng)（Pa）	p1	p
氣態(tài)轉(zhuǎn)化率	α1	α

①下列說法正確的是BC．
A．2c₁=3c₂         B．φ₁=φ₂
C．p₁＜p₂           D．α₁=α₂
②求 c₁=0.67mol•L^-1、φ₁=33.3%、α₂=33.3%．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出，用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積得到；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（3）8分鐘內(nèi)，一氧化碳難度變化0.5mol/L，依據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算CO的平均反應(yīng)速率；
（4）Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），反應(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，依據(jù)
①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，反應(yīng)前后氣體體積不變，加入2molCO₂，加入3mol CO，相當(dāng)于加入3molCO₂，的平衡狀態(tài)，氣體物質(zhì)條件分?jǐn)?shù)相同，物質(zhì)的量不同，壓強(qiáng)不同，氣體物質(zhì)的量大的容器中壓強(qiáng)大，起始量不同，平衡濃度、轉(zhuǎn)化率不同；
②依據(jù)題干計(jì)算平衡常數(shù)，結(jié)合化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算．

解答 解：（1）Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），依據(jù)平衡常數(shù)概念書寫，注意固體和純液體不寫入表達(dá)式，表達(dá)式為：K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；
（2）A．固體總質(zhì)量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；        
B．氣體密度不變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．固體的濃度是一個(gè)定值，故C錯(cuò)誤；
D．CO₂與CO濃度不變，而不是相等，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AB；
（3）依據(jù)圖象分析，8分鐘內(nèi)，一氧化碳濃度變化0.5mol/L，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=$\frac{0.5mol/L}{8min}$=0.0625mol/L•min；
故答案為：0.062 5；
（4）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，反應(yīng)前后氣體體積不變，加入2molCO₂，加入3mol CO，相當(dāng)于加入3molCO₂，平衡時(shí)氣體體積分?jǐn)?shù)相同，物質(zhì)的量不同，壓強(qiáng)不同，氣體物質(zhì)的量大的容器中壓強(qiáng)大，起始量不同，平衡濃度、轉(zhuǎn)化率不同；
A．達(dá)到平衡狀態(tài)，一氧化碳的濃度關(guān)系為：3c₁=2c₂，故A錯(cuò)誤；
 B．反應(yīng)物和生成物都是一種，平衡常數(shù)相同，所以達(dá)到平衡狀態(tài)二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)相同，φ₁=φ₂，故B正確；
C．乙容器中氣體物質(zhì)的量大于甲容器，所以達(dá)到平衡狀態(tài)p₁＜p₂，故C正確；
D．起始量不同，甲容器正向進(jìn)行，乙容器逆向進(jìn)行，反應(yīng)前后氣體體積不變，氣態(tài)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不相同，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；　
②圖象分析反應(yīng)在1100°C反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.50}{0.25}$=2
  甲容器中設(shè)反應(yīng)的二氧化碳濃度為x
             Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量（mol/L）       1                  0
變化量（mol/L）       x                  x
平衡量（mol/L）      1-x                 x
K=$\frac{x}{1-x}$=2
x=$\frac{2}{3}$mol/L
平衡狀態(tài)一氧化碳的濃度=$\frac{2}{3}$（mol/L）=0.67mol/L，
CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ₁=$\frac{1-x}{1}$×100%=$\frac{1}{3}$×100%=33.3%；
乙容器中溫度和甲容器相同，平衡常數(shù)相同，所以二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)φ₂=φ₁ =33.3%；
故答案為：0.67mol•L^-1；33.3%；33.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡影響因素、等效平衡、化學(xué)平衡的計(jì)算，題目計(jì)算量較大，難度較大，關(guān)鍵是構(gòu)建平衡建立的等效途徑．