Question

4．在一定溫度下，發(fā)生反應(yīng)：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）．已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數(shù)	64.0	50.7	42.9

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，△H＜0（填“＜”、“＞”或“=”）
（2）在一個(gè)容積為10L的密閉容器中，1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應(yīng)經(jīng)過(guò)10min后達(dá)到平衡．求該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=0.006 mol•L^-1•min^-1，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為60%．
（3）1000℃時(shí)，在（2）的平衡體系中，各加0.5molCO和0.5molCO₂，v_正＞v_逆（填“＜”、“＞”或“=”），平衡向正向移動(dòng)（填“正向”、“逆向”或“不移動(dòng)”）．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫(xiě)出；
由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度增大平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）令平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
      Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
開(kāi)始（mol）：1               1
變化（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，
再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO），轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)的量變化量}{起始物質(zhì)的量}$×100%；
（3）計(jì)算此時(shí)濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，進(jìn)而判斷v_正、v_逆的相對(duì)大�。�

解答 解：（1）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；
由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度增大平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；＜；
（2）令平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
        Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
開(kāi)始（mol）：1                1
變化（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，
則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
故答案為：0.006 mol•L^-1•min^-1；60%；
（3）濃度商Qc=$\frac{（1.6+0.5）^{3}}{（0.4+0.5）^{3}}$=12.7＜K=64，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，則v_正＞v_逆，
故答案為：＞；正向．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，涉及平衡常數(shù)影響因素與應(yīng)用等，注意化學(xué)平衡常數(shù)的用途：1、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，4、計(jì)算轉(zhuǎn)化率等．