Question

【題目】一定條件下鐵可以和CO2發生反應：

Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g） ΔH>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）該反應的平衡常數表達式K＝____________。

（2）下列措施中能使平衡常數K增大的是__________（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）8 min內，CO的平均反應速率v（CO）＝____________mol·L－1·min－1。

（4）1 100 ℃時，2 L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據如下：

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

①下列說法正確的是____________。

A．2c1＝3c2 B．φ1＝φ2 C．p1<p2 D．α1＝α2

②求c1＝____________、φ1＝____________、α2＝____________。

Answer 1

【答案】（1）（2）A（3）0.0625

（4）①BC ②0.67 mol·L－1；33.3% ；33.3%

【解析】

試題分析：（1）Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），依據平衡常數概念書寫，注意固體和純液體不寫入表達式，表達式為：K= 。

（2）平衡常數隨溫度變化，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，平衡常數增大，故A正確；B．增大壓強，平衡不動，平衡常數不變，故B錯誤；C．充入一定量CO，平衡逆向進行，但平衡常數不變，故C錯誤；D．降低溫度，平衡逆向進行，平衡常數減小，故D錯誤。故答案為：A；

（3）依據圖象分析，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）=△c/△t=0.5mol/L÷8min=0.0625mol/Lmin。故答案為：0.0625；

（4）①依據圖表數據分析，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，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，平衡常數相同，所以達到平衡狀態二氧化碳的體積分數相同，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K=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=x/（1-x）=2，解得x=2/3mol/L

平衡狀態一氧化碳的濃度=2/3mol/L=0.67mol/L，

CO2的體積分數φ1=（1-x）/1×100%=1/3×100%=33.3%；

乙容器中溫度和甲容器相同，平衡常數相同，所以二氧化碳的體積分數φ2=φ1 =33.3%。

故答案為：0.67molL-1 33.3% 33.3%。