Question

8．工業(yè)煉鐵的原理為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）$\stackrel{高溫}{?}$2Fe（s）+3CO₂（g）．
（1）不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是：③④
①某物質(zhì)含量不變         ②某物質(zhì)轉(zhuǎn)化率不變
③某物質(zhì)濃度不變         ④恒容壓強不變
⑤條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
⑥體積一定時，混合氣體的密度不再變化
（2）向一體積可變的密閉容器中加入1mol Fe₂O₃和3mol CO，高溫下發(fā)生上述反應(yīng)達平衡，測得混合氣體中CO₂的濃度為0.3mol/L，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />①若容器的體積為5L，反應(yīng)經(jīng)2min達平衡，則以CO濃度變化表示的反應(yīng)速率為：0.15mol/L•min，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%．
②若向達平衡的混合物中通入一定量的氦氣，并保持溫度和壓強不變，則逆反應(yīng)的速率減小，容器中CO₂的體積分數(shù)不變 （填“增大”、“減小”、“不變”）
③若對達平衡的混合物降溫，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，則正反應(yīng)吸熱 （填“吸熱”、放熱“）．
④若在最初的容器中改加1.5mol Fe和4mol CO₂，溫度保持不變，要使反應(yīng)達到平衡時CO₂的濃度為0.5mol/L，則容器的體積是4 L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
（2）①測得混合氣體中CO₂的濃度為0.3mol/L，若容器的體積為5L，所以平衡時二氧化碳的物質(zhì)的量為：0.3×5=1.5mol，則一氧化碳的變化量為：1.5mol，反應(yīng)經(jīng)2min達平衡，則以CO濃度變化表示的反應(yīng)速率為：$\frac{\frac{1.5}{5}mol/L}{2min}$=0.15mol/L•min，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為 $\frac{1.5}{3}×100%$=50%；
②若向達平衡的混合物中通入一定量的氦氣，體積膨脹，相當于減小壓強，則逆反應(yīng)的速率減小，減小壓強平衡，平衡不移動，容器中CO₂的體積分數(shù)不變；③若對達平衡的混合物降溫，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，說明平衡逆向移動，逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
④溫度保持不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)平衡常數(shù)求解．

解答 解：（1）①某物質(zhì)含量不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；         
②某物質(zhì)轉(zhuǎn)化率不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
③固體的濃度始終不變，故錯誤；        
④恒容壓強始終不變，故錯誤；
⑤條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，說明氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
⑥體積一定時，混合氣體的密度不再變化，說明氣體的質(zhì)量不變反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
故選：③④；
（2）①測得混合氣體中CO₂的濃度為0.3mol/L，若容器的體積為5L，所以平衡時二氧化碳的物質(zhì)的量為：0.3×5=1.5mol，則一氧化碳的變化量為：1.5mol，反應(yīng)經(jīng)2min達平衡，則以CO濃度變化表示的反應(yīng)速率為：$\frac{\frac{1.5}{5}mol/L}{2min}$=0.15mol/L•min，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為 $\frac{1.5}{3}×100%$=50%，
故答案為：0.15mol/L•min；50%；
②若向達平衡的混合物中通入一定量的氦氣，體積膨脹，相當于減小壓強，則逆反應(yīng)的速率減小，減小壓強平衡，平衡不移動，容器中CO₂的體積分數(shù)不變，
故答案為：減小；不變；
③若對達平衡的混合物降溫，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，說明平衡逆向移動，逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；    
③由①知：K=$\frac{0．{3}^{3}}{0．{3}^{3}}$=1，設(shè)體積為：V，則$（\frac{0.5}{\frac{4-0.5V}{V}}）^{3}=1$，解之得：V=4L，故答案為：4．

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷，難度不大，注意當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，但不為0．