Question

【题目】一定条件下铁可以和CO2发生反应：

Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g） ΔH>0，1 100 ℃时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2和CO的浓度与时间的关系如图所示。

（1）该反应的平衡常数表达式K＝____________。

（2）下列措施中能使平衡常数K增大的是__________（填序号）

A．升高温度 B．增大压强 C．充入一定量CO D．降低温度

（3）8 min内，CO的平均反应速率v（CO）＝____________mol·L－1·min－1。

（4）1 100 ℃时，2 L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙
反应物投入量	3 mol Fe、2 mol CO2	4 mol FeO、3 mol CO
CO的浓度（mol·L－1）	c1	c2
CO2的体积分数	φ1	φ2
体系压强（Pa）	p1	p2
气态反应物的转化率	α1	α2

①下列说法正确的是____________。

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】

试题分析：（1）Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），依据平衡常数概念书写，注意固体和纯液体不写入表达式，表达式为：K= 。

（2）平衡常数随温度变化，不随浓度压强等因素变化，反应是吸热反应，升温平衡时K增大；A．升高温度，平衡正向进行，平衡常数增大，故A正确；B．增大压强，平衡不动，平衡常数不变，故B错误；C．充入一定量CO，平衡逆向进行，但平衡常数不变，故C错误；D．降低温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，故D错误。故答案为：A；

（3）依据图象分析，8分钟内，一氧化碳浓度变化0.5mol/L，CO的平均反应速率v（CO）=△c/△t=0.5mol/L÷8min=0.0625mol/Lmin。故答案为：0.0625；

（4）①依据图表数据分析，反应前后气体体积不变，加入2molCO2，加入3mol CO，相当于加入3molCO2，平衡时气体体积分数相同，物质的量不同，压强不同，气体物质的量大的容器中压强大，起始量不同，平衡浓度、转化率不同。A．达到平衡状态，一氧化碳的浓度关系为：3c1=2c2，故A错误；B．反应物和生成物都是一种，平衡常数相同，所以达到平衡状态二氧化碳的体积分数相同，φ1=φ2，故B正确；C．乙容器中气体物质的量大于甲容器，所以达到平衡状态p1＜p2，故C正确；D．起始量不同，甲容器正向进行，乙容器逆向进行，反应前后气体体积不变，气态反应物的转化率不相同，故D错误。故答案为：BC；

②图象分析反应在1100°C反应的平衡常数K=0.50/0.25=2

甲容器中设反应的二氧化碳浓度为x

Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），

起始量（mol/L）1 0

变化量（mol/L）x x

平衡量（mol/L）1-x x

K=x/（1-x）=2，解得x=2/3mol/L

平衡状态一氧化碳的浓度=2/3mol/L=0.67mol/L，

CO2的体积分数φ1=（1-x）/1×100%=1/3×100%=33.3%；

乙容器中温度和甲容器相同，平衡常数相同，所以二氧化碳的体积分数φ2=φ1 =33.3%。

故答案为：0.67molL-1 33.3% 33.3%。