Question

在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：
Fe₂O₃(s)＋3CO(g)  2Fe(s)＋3CO₂(g)，其化學平衡常數K和溫度t的關系如下表：

t℃	1000	1150	1300
K	64.0	50.7	42.9

 
請回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數表達式K＝                       。
（2）該反應為           反應（填“吸熱”或“放熱”）。
（3）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態的依據是               （多選項,多選不得分）。
a．容器中壓強不變                b．混合氣體中 c（CO）不變
c．υ_正（CO）＝υ_逆（CO₂）        d．c（CO₂）＝c（CO）
（4）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應經過10min后達到平衡。求該時間范圍內反應的平均反應速率
υ(CO)＝            ，CO的平衡轉化率為：               。

Answer 1

（1）k=c(CO2)³/c(CO)³；（2）放熱反應  (3)b、c  (4)0.006 mol?L^-1?min^-1  60%

試題分析：(1)可逆反應Fe₂O₃(s)＋3CO(g)  2Fe(s)＋3CO₂(g)的化學平衡常數表達式k=c(CO2)³/c(CO)³；(2)由表中數據可知，溫度越高化學平衡常數越小，升高溫度平衡向逆反應移動，正反應是放熱反應；(3)a．無論反應是否達到平衡，該反應的壓強均不變 ，故不能說明到達平衡狀態，故a錯誤；
b．反應達到平衡狀態時，各物質的濃度不變，混合氣體中c（CO）不變說明到達平衡狀態，故b正確；
c．v （H₂）_正="v" （H₂O）_逆不同物質表示的速率之比等于化學計量數之比，說明到達平衡狀態，故c正確；d．反應始終按CO與CO₂物質的量之比為1：1進行，c（H₂）=c（CO）不能說明到達平衡，故d錯誤；令平衡時CO的物質的量變化為nmol，則：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2 Fe（s）+3CO₂（g）          
開始（mol）：1                 1
變化（mol）：n                 1+n
平衡（mol）：1-n               1+n
所以[(1+n)/V]/[(1?n )V]=4，解得n=0.6，所以n（CO₂）="0.6mol/10L/10min=0.006" mol?L^-1?min^-1，CO的平衡轉化率為0.6mol 1mol×100%=60%。