Question

17．在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發生下列反應：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
（1）①該反應的平衡常數表達式為：K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$．
②該溫度下，在2L盛有Fe₂O₃粉末的密閉容器中通入CO氣體，10min后，生成了單質鐵11.2g．則10min內CO的平均反應速為0.015mol/（L．min）．
（2）說明該反應已達到平衡狀態：ab．
a．CO或（CO₂）的生成速率與消耗速率相等；
b．CO（或CO₂）的質量不再改變
c．CO（或CO₂）的體積分數50%
（3）I₂O₅可使H₂S、CO、HCl等氧化，常用于定量測定CO的含量．已知：
2I₂（s）+5O₂（g）=2I₂O₅（s）△H₁=-75.56kJ•mol-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol-1
寫出CO（g）與I₂O₅（s）反應生成I₂（s）和CO₂（g）的熱化學方程式：5CO（g）+I₂O₅（s）=5CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
②n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，由反應可知消耗CO為0.2mol×$\frac{3}{2}$=0.3mol，結合v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量不變，注意該反應是一個反應前后氣體體積不變的化學反應，所以不能用壓強判斷平衡；
（3）根據已知熱化學方程式，利用蓋斯定律計算和書寫熱化學方程式；

解答 解：（1）①由Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），純固體不能代入K的表達式中，則該反應的化學平衡常數表達式為K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；
②n（Fe）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，由反應可知消耗CO為0.2mol×$\frac{3}{2}$=0.3mol，則10min內CO的平均反應速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/（L．min），
故答案為：0.015mol/（L．min）；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
a．CO或（CO₂）的生成速率與消耗速率相等說明反應達到平衡狀態，故a正確；
b．CO（或CO₂）的質量不再改變，物質的量不變．說明濃度不變，故b正確；
c．一氧化碳和二氧化碳反應的定量關系為1：1，CO（或CO₂）的體積分數50%不能說明反應達到平衡狀態，故c錯誤；
故答案為：a b；
（3）由已知熱化學方程式：
2 I₂（s）+5O₂（g）=2 I₂O₅（s）；△H=-75.56kJ•mol^-1①，
2CO（g）+O₂（g）=2 CO₂（g）；△H=-566.0kJ•mol^-1②，
根據蓋斯定律將方程式②×$\frac{5}{2}$-①×$\frac{1}{2}$得5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=（-566.0kJ•mol^-1）×$\frac{5}{2}$-（-75.56kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=-1377.22kJ/mol，
所以其熱化學反應方程式為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol，
故答案為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5 CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ/mol；
故答案為：5CO（g）+I₂O₅（s）=5CO₂（g）+I₂（s）△H=-1377.22kJ•mol^-1．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫方法，化學平衡的計算分析判斷，平衡標志的分析與判斷，掌握平衡移動原理是解題關鍵，題目難度中等．