Question

4．常温下I₂O₅（s）可用于检测CO，反应原理为：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）△H＜0．一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入足量I₂O₅（s），并通入1molCO．反应中CO₂的体积分数φ（CO₂）随时间的变化如图所示：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{[C{O}_{2}]^{5}}{[CO]^{5}}$．
（2）0～0.5min内的平均反应速率ν（CO）=0.8mol/（mol•L）．
（3）反应达平衡后，为使容器中CO₂的体积分数φ（CO₂）增大
的措施是：降低温度（答1种即可）．
（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是AC．
A．平衡时生成I₂的质量为原来的2倍
B．达到平衡的时间为原来的2倍
C．平衡时混合气体的物质的量为原来的2倍
D．平衡时混合气体的平均摩尔质量和密度不变．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数K=$\frac{生成物浓度系数的幂次方}{生成物浓度系数的幂次方}$，固体和纯液体不列入；
（2）列三段式求出0～0.5min内反应消耗的CO，再求出其反应速率；
（3）欲增大容器中CO₂的体积分数φ（CO₂），则平衡正移，根据影响平衡的因素分析；
（4）该反应反应前后气体的物质的量相同，保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则达到平衡时与原平衡是等效平衡，根据等效平衡的特点分析．

解答 解：（1）化学平衡常数K=$\frac{生成物浓度系数的幂次方}{生成物浓度系数的幂次方}$=$\frac{[C{O}_{2}]^{5}}{[CO]^{5}}$，故答案为：$\frac{[C{O}_{2}]^{5}}{[CO]^{5}}$；
（2）设0～0.5min内反应消耗的CO为xmol，
               5CO（g）+I₂O₅（g）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量（mol）：1                   0
反应量（mol）：x                   x
平衡量（mol）：1-x                  x
则 $\frac{xmol}{1mol}$=0.8，所以x=0.8，则v（CO）=$\frac{\frac{n}{V}}{t}$=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{5min}$=0.8mol/（mol•L）；
故答案为：0.8mol/（mol•L）；
（3）欲增大容器中CO₂的体积分数φ（CO₂），则平衡正移，已知该反应正方向为放热反应，所以降低温度平衡正移；
故答案为：降低温度；
（4）该反应反应前后气体的物质的量相同，保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则达到平衡时与原平衡是等效平衡，
A．等效平衡的转化率相同，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则生成I₂的质量为原来的2倍，故A正确；
B．反应物的浓度增大，反应速率加快，所以达到平衡的时间比原来的2倍小，故B错误；
C．该反应反应前后气体的物质的量相同，保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则达到平衡时与原平衡是等效平衡，平衡时混合气体的物质的量为原来的2倍，故C正确；
D．该反应反应前后气体的物质的量相同，当开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，达到平衡时，气体的物质的量增大2倍，质量也增大2倍，所以混合气体的平均摩尔质量不变，混合气体的体积不变，气体的质量增大，所以气体的密度增大，故D错误；
故答案为：AC．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算、影响平衡的因素、平衡状态的判断，题目难度较大，侧重于考查学生对知识的综合应用能力．