Question

12．Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），该反应的平衡常数K=64，在1L恒容密闭容器甲和乙中，甲中加有四种物质各1mol，乙中加有Fe₂O₃，Fe，CO₂各1mol，CO 2mol．达平衡后，两容器中不等的是（　　）

• A． 用CO表示反应速率
• B． 平衡混合气体的平均相对分子质量
• C． CO的转化率
• D． CO₂的体积分数

Answer 1

分析 可逆反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常数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，即达到平衡时二氧化碳和CO的浓度之比相等，则混合气体中二氧化碳的体积分数、混合气体的平均分子质量一定相等；
由于两个容器中CO的浓度不同，则用CO表示的反应速率不相等；设达到平衡时甲、乙消耗的CO分别为xmol、ymol，利用平衡常数计算出x、y，然后计算出CO的转化率．

解答 解：可逆反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常数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，即达到平衡时二氧化碳和CO的浓度之比相等，则混合气体中二氧化碳的体积分数、混合气体的平均分子质量一定相等，故B、D错误；
由于乙中CO浓度大于甲，则甲中反应速率加快，所以甲和乙中用CO表示反应速率不相等，故A正确；
设达到平衡时甲消耗CO的物质的量为x，乙中消耗CO的物质的量为y，
则：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）：1（2）1（1）
变化量（mol）：x （y）             x（y）
平衡量（mol）：1-x （2-y）         1+x （1+y）
反应前后气体体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，$\root{3}{K}$=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{1+x}{1-x}$=4，解得x=0.6mol，则甲中CO的转化率为：$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%；
乙中根据平衡常数可得：$\root{3}{K}$=$\frac{1+y}{2-y}$=4，解得：y=1.4mol，则乙中CO的转化率为：$\frac{1.4mol}{2mol}$×100%=70%，
所以甲中CO的转化率小于乙，故C正确；
故选AC．

点评 本题考查了化学平衡的影响因素、化学平衡常数的计算，题目难度中等，注意掌握化学平衡常数的表达式及计算方法，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力．