Question

【題目】一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應(yīng)Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。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(yīng)過(guò)程中CO2氣體和CO氣體的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

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

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

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

①降低溫度 ②減少鐵粉的質(zhì)量

③保持壓強(qiáng)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(qiáng)增大

(4)下列描述能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是__________________(選填序號(hào))

①v(CO2)＝v(CO)

②單位時(shí)間內(nèi)生成n molCO2的同時(shí)生成n mol CO

③ 容器中氣體壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變化

④容器中氣體的平均分子量不隨時(shí)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(diǎn)判斷正、逆反應(yīng)速率的大小；

(2)根據(jù)轉(zhuǎn)化率=×100%計(jì)算CO2的平衡轉(zhuǎn)化率；利用速率定義式計(jì)算v(CO)；

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

(4)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，任何一組分的物質(zhì)的量、濃度不變，物質(zhì)的含量不變，反應(yīng)速率不變，據(jù)此分析解答。

(1)關(guān)鍵圖象可知：在t1后，CO濃度增大、CO2濃度減小，說(shuō)明反應(yīng)未達(dá)到平衡，正向進(jìn)行，因此V正>V逆；

(2)根據(jù)圖象可知：在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)加入了CO2濃度是0.7mol/L，平衡時(shí)CO2濃度是0.2mol/L，反應(yīng)轉(zhuǎn)化的濃度是0.5mol/L，所以CO2在4分鐘內(nèi)，達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率為×100%=×100%=71.4％；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義式可知在4分鐘內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)==0.125mol·L-1·min-1；

(3)①降低溫度，物質(zhì)的內(nèi)能降低，活化分子數(shù)減小，有效碰撞次數(shù)減少，化學(xué)反應(yīng)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(zhì)量，物質(zhì)的反應(yīng)速率不變，②不符合題意；

③保持壓強(qiáng)不變，充入He使容器的體積增大，反應(yīng)體系是物質(zhì)濃度降低，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少，有效碰撞次數(shù)減少，化學(xué)反應(yīng)速率降低，③符合題意；

④保持體積不變，充入He使體系壓強(qiáng)增大，由于體系內(nèi)的物質(zhì)濃度不變，所以化學(xué)反應(yīng)速率不變，④不符合題意；

故合理選項(xiàng)是①③；

(4)①未指明反應(yīng)是正向還是逆向進(jìn)行，因此不能判斷是否為平衡狀態(tài)，①錯(cuò)誤；

②單位時(shí)間內(nèi)生成n molCO2的同時(shí)必然會(huì)消耗nmolCO，又生成n mol CO，則CO的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，②正確；

③該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，任何條件下體系的壓強(qiáng)都不變，因此不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否為平衡狀態(tài)，③錯(cuò)誤；

④反應(yīng)前后氣體的體積不變，而氣體的質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，則氣體的摩爾質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，由于摩爾質(zhì)量當(dāng)以g/mol為單位時(shí)，數(shù)值上等于物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，所以若容器中氣體的平均分子量不隨時(shí)間而變化，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，④正確；

故合理選項(xiàng)是②④。