Question

17．一定條件下鐵可以和CO₂發(fā)生反應：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，1 100℃時，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂氣體，反應過程中CO₂和CO的濃度與時間的關系如圖所示．
（1）該反應的平衡常數(shù)表達式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）
A．升高溫度  B．增大壓強   C．充入一定量CO  D．降低溫度
（3）8min內，CO的平均反應速率v（CO）=0.0625mol•L^-1•min^-1．
（4）1 100℃時，2L的密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下：

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

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=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，結合平衡移動原理分析判斷；
（3）8分鐘內，一氧化碳難度變化0.5mol/L，依據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$計算CO的平均反應速率；
（4）Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），反應是氣體體積不變的吸熱反應，依據(jù)
①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析，反應前后氣體體積不變，加入2molCO₂，加入3mol CO，相當于加入3molCO₂，的平衡狀態(tài)，氣體物質條件分數(shù)相同，物質的量不同，壓強不同，氣體物質的量大的容器中壓強大，起始量不同，平衡濃度、轉化率不同；
②依據(jù)題干計算平衡常數(shù)，結合化學平衡三段式列式計算．

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式，表達式為：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，不隨濃度壓強等因素變化，反應是吸熱反應，升溫平衡時K增大；
A．升高溫度，平衡正向進行，平衡常數(shù)增大，故A正確；
B．增大壓強，平衡不動，平衡常數(shù)不變，故B錯誤；
C．充入一定量CO，平衡逆向進行，但平衡常數(shù)不變，故C錯誤；
D．降低溫度，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，故D錯誤；
故答案為：A；
（3）依據(jù)圖象分析，8分鐘內，一氧化碳濃度變化0.5mol/L，CO的平均反應速率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，反應前后氣體體積不變，加入2molCO₂，加入3mol CO，相當于加入3molCO₂，平衡時氣體體積分數(shù)相同，物質的量不同，壓強不同，氣體物質的量大的容器中壓強大，起始量不同，平衡濃度、轉化率不同；
A．達到平衡狀態(tài)，一氧化碳的濃度關系為：3c₁=2c₂，故A錯誤；
 B．反應物和生成物都是一種，平衡常數(shù)相同，所以達到平衡狀態(tài)二氧化碳的體積分數(shù)相同，φ₁=φ₂，故B正確；
C．乙容器中氣體物質的量大于甲容器，所以達到平衡狀態(tài)p₁＜p₂，故C正確；
D．起始量不同，甲容器正向進行，乙容器逆向進行，反應前后氣體體積不變，氣態(tài)反應物的轉化率不相同，故D錯誤；
故答案為：BC；　
②圖象分析反應在1100°C反應的平衡常數(shù)K=$\frac{0.50}{0.25}$=2
  甲容器中設反應的二氧化碳濃度為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的體積分數(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數(shù)φ₂=φ₁ =33.3%，一氧化碳濃度不變，
CO轉化率=$\frac{3mol-\frac{2}{3}×2mol}{3mol}$×100%=55.5%，
故答案為：0.67mol•L^-1；33.3%；55.5%．

點評 本題考查化學平衡影響因素、等效平衡、化學平衡的計算，題目計算量較大，難度較大，關鍵是構建平衡建立的等效途徑．