Question

【題目】一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) 該反應為吸熱反應。一定溫度下，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氣體和CO氣體的濃度與時間的關系如圖所示。

(1)t1時，正、逆反應速率的大小關系為ν正______ν逆(填“>”“<”或“=”)；

(2)4分鐘內，CO2的轉化率為__________；CO的平均反應速率v(CO)＝_________；

(3)下列條件的改變能減慢其反應速率的是______________(選填序號)

①降低溫度 ②減少鐵粉的質量

③保持壓強不變，充入He使容器的體積增大

④保持體積不變，充入He使體系壓強增大

(4)下列描述能說明上述反應已達平衡的是__________________(選填序號)

①v(CO2)＝v(CO)

②單位時間內生成n molCO2的同時生成n mol CO

③ 容器中氣體壓強不隨時間而變化

④容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化

Answer 1

【答案】> 71.4％ 0.125mol·L-1·min-1 ①③ ②④

【解析】

(1)t1后，CO、CO2濃度變化特點判斷正、逆反應速率的大�。�

(2)根據轉化率=×100%計算CO2的平衡轉化率；利用速率定義式計算v(CO)；

(3)根據影響化學反應速率的因素有濃度、溫度、壓強、催化劑、固體表面積大小等分析；

(4)可逆反應達到平衡時，任何一組分的物質的量、濃度不變，物質的含量不變，反應速率不變，據此分析解答。

(1)關鍵圖象可知：在t1后，CO濃度增大、CO2濃度減小，說明反應未達到平衡，正向進行，因此V正>V逆；

(2)根據圖象可知：在反應開始時加入了CO2濃度是0.7mol/L，平衡時CO2濃度是0.2mol/L，反應轉化的濃度是0.5mol/L，所以CO2在4分鐘內，達到平衡時的轉化率為×100%=×100%=71.4％；根據化學反應速率的定義式可知在4分鐘內CO的平均反應速率v(CO)==0.125mol·L-1·min-1；

(3)①降低溫度，物質的內能降低，活化分子數減小，有效碰撞次數減少，化學反應速率降低，①符合題意；

②由于固體的濃度不變，所以減少鐵粉的質量，物質的反應速率不變，②不符合題意；

③保持壓強不變，充入He使容器的體積增大，反應體系是物質濃度降低，單位體積內活化分子數減少，有效碰撞次數減少，化學反應速率降低，③符合題意；

④保持體積不變，充入He使體系壓強增大，由于體系內的物質濃度不變，所以化學反應速率不變，④不符合題意；

故合理選項是①③；

(4)①未指明反應是正向還是逆向進行，因此不能判斷是否為平衡狀態(tài)，①錯誤；

②單位時間內生成n molCO2的同時必然會消耗nmolCO，又生成n mol CO，則CO的物質的量不變，反應達到平衡狀態(tài)，②正確；

③該反應是反應前后氣體體積不變的反應，任何條件下體系的壓強都不變，因此不能據此判斷反應是否為平衡狀態(tài)，③錯誤；

④反應前后氣體的體積不變，而氣體的質量會發(fā)生變化，則氣體的摩爾質量會發(fā)生變化，由于摩爾質量當以g/mol為單位時，數值上等于物質的相對分子質量，所以若容器中氣體的平均分子量不隨時間而變化，則反應達到平衡狀態(tài)，④正確；

故合理選項是②④。