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4．在一定温度下，发生反应：Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）．已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：
温度/℃100011501300
平衡常数64.050.742.9
请回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，△H＜0（填“＜”、“＞”或“=”）
（2）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡．求该时间范围内反应的平均反应速率v（CO2）=0.006 mol•L-1•min-1，CO的平衡转化率为60%．
（3）1000℃时，在（2）的平衡体系中，各加0.5molCO和0.5molCO2，v正＞v逆（填“＜”、“＞”或“=”），平衡向正向移动（填“正向”、“逆向”或“不移动”）．

分析 （1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
由表中数据可知，随温度增大平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应；
（2）令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：
      Fe2O3（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO2（g）
开始（mol）：1               1
变化（mol）：n               n
平衡（mol）：1-n             n+1
所以$\frac{（n+1）^{3}}{（1-n）^{3}}$=64，解得n=0.6，
再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO），转化率=$\frac{物质的量变化量}{起始物质的量}$×100%；
（3）计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v正、v逆的相对大小．

解答 解：（1）Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）的化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；
由表中数据可知，随温度增大平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，
故答案为：$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；＜；
（2）令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：
        Fe2O3（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO2（g）
开始（mol）：1                1
变化（mol）：n                n
平衡（mol）：1-n               n+1
所以K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=$\frac{（n+1）^{3}}{（1-n）^{3}}$=64，解得n=0.6，
v（CO2）=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{10min}$=0.006 mol•L-1•min-1，
则CO的平衡转化率为$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
故答案为：0.006 mol•L-1•min-1；60%；
（3）浓度商Qc=$\frac{（1.6+0.5）^{3}}{（0.4+0.5）^{3}}$=12.7＜K=64，反应向正反应进行，则v正＞v逆，
故答案为：＞；正向．

点评 本题考查化学平衡计算，涉及平衡常数影响因素与应用等，注意化学平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等．

练习册系列答案
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