Question

17．一定條件下鐵可以和CO₂發(fā)生反應(yīng)：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，1 100℃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(guò)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）下列措施中能使平衡常數(shù)K增大的是a（填序號(hào)）
A．升高溫度  B．增大壓強(qiáng)   C．充入一定量CO  D．降低溫度
（3）8min內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.0625mol•L^-1•min^-1．
（4）1 100℃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(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙
反應(yīng)物投入量	3mol Fe、2mol CO2	4mol FeO、3mol CO
CO的濃度（mol•L-1）	c1	c2
CO2的體積分?jǐn)?shù)	φ1	φ2
體系壓強(qiáng)（Pa）	p1	p2
氣態(tài)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率	α1	α2

①下列說(shuō)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=55.5%．

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）平衡常數(shù)隨溫度變化，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析判斷；
（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）平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度壓強(qiáng)等因素變化，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡時(shí)K增大；
A．升高溫度，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，故A正確；
B．增大壓強(qiáng)，平衡不動(dòng)，平衡常數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；
C．充入一定量CO，平衡逆向進(jìn)行，但平衡常數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；
D．降低溫度，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；
（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）=$\frac{0.5mol/L}{8min}$=0.062 5mol/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%，一氧化碳濃度不變，
CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{3mol-\frac{2}{3}×2mol}{3mol}$×100%=55.5%，
故答案為：0.67mol•L^-1；33.3%；55.5%．

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．