Question

1．一定條件下鐵可以和CO₂發(fā)生反應：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H＞0，1100℃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氣體和CO氣體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時K增大的是B（填序號）．
A．升高溫度B．增大壓強C．充入一定量COD．降低溫度
（3）8分鐘內，CO₂的平均反應速率v（CO₂）=0.0625mol•L^-1•min^-1．
（4）1100℃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AB．
A．p₁＜p₂   B．φ₁=φ₂ C．2c₁=3c₂   D．α₁=α₂
②求c₁=0.67mol•L^-1、α₂=33.3%．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比但生成物或反應物必須是氣體或溶液；
（2）化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物濃度及壓強無關；
（3）8分鐘內，CO₂的平均反應速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$；
（4）①A．恒溫恒容條件下，壓強之比等于氣體的物質的量之比；
B．溫度不變化學平衡常數(shù)不變，化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；
C．該溫度下化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.50}{0.25}$=2
    甲 Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      c₁                            c₁
平衡（mol/L）      1-c₁                          c₁
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}_{1}}{1-{c}_{1}}$=2，
  乙   Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      1.5-c₂                     1.5-c₂
平衡（mol/L）      1.5-c₂                         c₂
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}_{2}}{1.5-{c}_{2}}$，
溫度不變化學平衡常數(shù)不變，據(jù)此計算c1、c2關系；
D．甲 Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      α₁                           α₁
平衡（mol/L）      1-α₁                          α₁
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{α}_{1}}{1-{α}_{1}}$
  乙   Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      1.5α₂                     1.5α₂
平衡（mol/L）      1.5α₂                      1.5（1-α₂）
化學平衡常數(shù)K=$\frac{1.5（1-{α}_{2}）}{1.5{α}_{2}}$，
溫度不變化學平衡常數(shù)不變，據(jù)此計算α₁、α₂關系；
②該溫度下化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.50}{0.25}$=2，K=$\frac{{c}_{1}}{1-{c}_{1}}$=2，K=$\frac{1.5（1-{α}_{2}）}{1.5{α}_{2}}$，
據(jù)此計算c1、a2．

解答 解：（1）化學平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比但生成物或反應物必須是氣體或溶液，所以該反應化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；
（2）化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物濃度及壓強無關，該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，化學平衡常數(shù)K增大，故選B；
（3）8分鐘內，CO₂的平均反應速率v（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（0.75-0.25）mol/L}{8min}$=0.0625mol/（L．min），
故答案為：0.0625；
（4）①A．恒溫恒容條件下，壓強之比等于氣體的物質的量之比，反應前后氣體的總物質的量不變，所以甲中氣體總物質的量是2mol、乙中是3mol，則甲中壓強小于乙，即p₁＜p₂，故正確；
B．溫度不變化學平衡常數(shù)不變，甲、乙中溫度相同，所以化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$相等，所以φ₁=φ₂，故正確；
C．甲 Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      c₁                            c₁
平衡（mol/L）      1-c₁                          c₁
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}_{1}}{1-{c}_{1}}$
  乙   Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      1.5-c₂                     1.5-c₂
平衡（mol/L）      1.5-c₂                         c₂
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}_{2}}{1.5-{c}_{2}}$，
溫度不變化學平衡常數(shù)不變，所以K=$\frac{{c}_{1}}{1-{c}_{1}}$=$\frac{{c}_{2}}{1.5-{c}_{2}}$，所以3c₁=2c₂，故錯誤；
D．該溫度下化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.50}{0.25}$=2
   甲 Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      α₁                           α₁
平衡（mol/L）      1-α₁                          α₁
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{α}_{1}}{1-{α}_{1}}$
  乙   Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
 反應（mol/L）      1.5α₂                     1.5α₂
平衡（mol/L）      1.5α₂                      1.5（1-α₂）
化學平衡常數(shù)K=$\frac{1.5（1-{α}_{2}）}{1.5{α}_{2}}$，
溫度不變化學平衡常數(shù)不變，所以K=$\frac{{α}_{1}}{1-{α}_{1}}$=$\frac{1.5（1-{α}_{2}）}{1.5{α}_{2}}$=2，
所以α₁+α₂=1，a1、a2分別為$\frac{2}{3}$、$\frac{1}{3}$，故錯誤；
②該溫度下化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.50}{0.25}$=2，K=$\frac{{c}_{1}}{1-{c}_{1}}$=2，K=$\frac{1.5（1-{α}_{2}）}{1.5{α}_{2}}$，
c1=0.67mol/L、a2=33.3%，
故答案為：0.67 mol•L^-1；33.3%．

點評 本題考查化學平衡影響因素、化學平衡的計算，側重考查學生分析計算能力，明確化學平衡常數(shù)只與溫度有關、溫度相同化學平衡常數(shù)相等是解本題關鍵，注意化學平衡計算方法，題目難度中等．