Question

6．氮、碳都是重要的非金屬元素，含氮、碳元素的物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用．一定條件下，鐵可以和CO₂發(fā)生反應(yīng)：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如圖所示．

①該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$
②T℃、P pa壓強(qiáng)下，在體積為VL的容器中進(jìn)行反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是AD．
A．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化；
B．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化；
C．v_正（CO₂）=v_逆（FeO）
D．混合氣體的密度不再變化
③T₁溫度下，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂，反應(yīng)過程中CO和CO₂物質(zhì)的量與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示．則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{2}{3}$，平衡時(shí)混合氣體的密度與起始時(shí)氣體的密度之比為$\frac{25}{33}$．

Answer 1

分析 （1）圖象甲中平衡常數(shù)曲線隨溫度升高增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值；（2）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)），各物質(zhì)的濃度、含量不再改變，以及由此衍生的一些物理量也不變，以此進(jìn)行判斷；
（3）T₁溫度下，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂，平衡常數(shù)為2，設(shè)二氧化碳起始量為x，變化量為y，
Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量       x                              0
變化量        y                           y
平衡量      x-y                          y
平衡常數(shù)K=$\frac{y}{x-y}$=2，所以$\frac{y}{x}$=$\frac{2}{3}$，
二氧化碳轉(zhuǎn)化率$\frac{y}{x}$=$\frac{2}{3}$，由此分析解答．

解答 解：（1）圖象甲中平衡常數(shù)曲線隨溫度升高而增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，由于Fe和FeO為固體，不能寫在化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中，所以K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，
故答案為：放熱；$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；
（2）Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），反應(yīng)前后是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，
A、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；
B、反應(yīng)前后氣體體積不變，容器內(nèi)壓強(qiáng)始終不發(fā)生變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C、氧化亞鐵是固體，不能表示反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；
D、混合氣體的密度不再變化，說明氣體的質(zhì)量不變反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故D正確
故答案為：AD；
（3）T₁溫度下，向體積為V L的密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂，平衡常數(shù)為2，設(shè)二氧化碳起始量為x，變化量為y，
Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量     x                                0
變化量      y                             y
平衡量     x-y                           y
平衡常數(shù)K=$\frac{y}{x-y}$=2，所以$\frac{y}{x}$=$\frac{2}{3}$，
二氧化碳轉(zhuǎn)化率$\frac{y}{x}$=$\frac{2}{3}$，
平衡時(shí)混合氣體的密度與起始時(shí)氣體的密度之比為氣體摩爾質(zhì)量之比=$\frac{44（x-y）+28y}{x}$：44=$\frac{25}{33}$，
故答案為：$\frac{2}{3}$； $\frac{25}{33}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式，難度不大，注意純固體純液體不能寫在化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中．