Question

12．Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），該反應的平衡常數K=64，在1L恒容密閉容器甲和乙中，甲中加有四種物質各1mol，乙中加有Fe₂O₃，Fe，CO₂各1mol，CO 2mol．達平衡后，兩容器中不等的是（　　）

• A． 用CO表示反應速率
• B． 平衡混合氣體的平均相對分子質量
• C． CO的轉化率
• D． CO₂的體積分數

Answer 1

分析 可逆反應Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常數K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64，整理可得：$\root{3}{K}$=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=4，即達到平衡時二氧化碳和CO的濃度之比相等，則混合氣體中二氧化碳的體積分數、混合氣體的平均分子質量一定相等；
由于兩個容器中CO的濃度不同，則用CO表示的反應速率不相等；設達到平衡時甲、乙消耗的CO分別為xmol、ymol，利用平衡常數計算出x、y，然后計算出CO的轉化率．

解答 解：可逆反應Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常數K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$=64，整理可得：$\root{3}{K}$=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=4，即達到平衡時二氧化碳和CO的濃度之比相等，則混合氣體中二氧化碳的體積分數、混合氣體的平均分子質量一定相等，故B、D錯誤；
由于乙中CO濃度大于甲，則甲中反應速率加快，所以甲和乙中用CO表示反應速率不相等，故A正確；
設達到平衡時甲消耗CO的物質的量為x，乙中消耗CO的物質的量為y，
則：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）：1（2）1（1）
變化量（mol）：x （y）             x（y）
平衡量（mol）：1-x （2-y）         1+x （1+y）
反應前后氣體體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，$\root{3}{K}$=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{1+x}{1-x}$=4，解得x=0.6mol，則甲中CO的轉化率為：$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%；
乙中根據平衡常數可得：$\root{3}{K}$=$\frac{1+y}{2-y}$=4，解得：y=1.4mol，則乙中CO的轉化率為：$\frac{1.4mol}{2mol}$×100%=70%，
所以甲中CO的轉化率小于乙，故C正確；
故選AC．

點評 本題考查了化學平衡的影響因素、化學平衡常數的計算，題目難度中等，注意掌握化學平衡常數的表達式及計算方法，試題側重考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．