Question

一定条件下铁可以和 CO₂ 发生反应：Fe(s)＋CO₂(g)⇌FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的 CO₂ 气体，反应过程中 CO₂ 气体和 CO 气体的浓度与时间的关系如图所示：

(1)t₁ 时，正、逆反应速率的大小关系为 v 正_____v 逆(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)4 min 内，CO 的平均反应速率 v(CO)＝_____。

(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是_____(填序号，下同)。

①降低温度   

②减少铁粉的质量

③保持压强不变，充入 He 使容器的体积增大

④保持容积不变，充入 He 使体系压强增大

(4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是_____。

①v(CO₂)＝v(CO)   

②单位时间内生成 n mol CO₂ 的同时生成 n mol CO

③容器中气体压强不随时间变化而变化

④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化

Answer

> 0.125mol·L-1·min-1 ①③ ②④

【解析】

（1）根据图象可知，在t1后，CO浓度增大、CO2浓度减小，说明反应未达到平衡，正向进行，因此v正 > v逆；故答案为：>；

（2）根据图象可知，在4分钟内CO的平均反应速率，v(CO)=；故答案为：0.125mol·L-1·min-1；

（3）①降低温度，物质的内能降低，活化分子数减小，有效碰撞次数减少，化学反应速率降低，①符合题意；

②由于固体的浓度不变，所以减少铁粉的质量，物质的反应速率不变，②不符合题意；

③保持压强不变，充入He使容器的体积增大，反应体系中物质浓度降低，单位体积内活化分子数减少，有效碰撞次数减少，化学反应速率降低，③符合题意；

④保持体积不变，充入He使体系压强增大，由于体系内的物质浓度不变，所以化学反应速率不变，④不符合题意；故答案为：①③；

（4）①未指明反应是正向还是逆向进行，因此不能判断是否为平衡状态，①错误；

②单位时间内生成n molCO2的同时必然会消耗n molCO，又生成n mol CO，则CO的物质的量不变，反应达到平衡状态，②正确；

③该反应是反应前后气体体积不变的反应，任何条件下体系的压强都不变，因此不能据此判断反应是否为平衡状态，③错误；

④反应前后气体的体积不变，而气体的质量会发生变化，则气体的摩尔质量会发生变化，由于摩尔质量当以g/mol为单位时，数值上等于物质的相对分子质量，所以若容器中气体的平均分子量不随时间而变化，则反应达到平衡状态，④正确；故答案为：②④。