Question

【題目】高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)

已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如右表所示:

溫度/℃	1 000	1 150	1 300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

請回答下列問題：

(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=____，ΔH____(填“>”“<”或“=”)0．

(2)在一個容積為10 L的密閉容器中，1 000 ℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反應(yīng)經(jīng)過10 min后達到平衡．求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=____、CO的平衡轉(zhuǎn)化率=____．

(3)欲提高(2)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是____．

A．減少Fe的量 B．增加Fe2O3的量 C．移出部分CO2

D．提高反應(yīng)溫度 E．減小容器的容積 F．加入合適的催化劑

(4)1000℃時，某時刻CO2和CO的物質(zhì)的量濃度分別為0.2mol·L-1和0.1mol·L-1，則此時反應(yīng)是否達到平衡_____（填“是”或“否”)，V(正）_____V（逆)(填“>”“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 c(CO2)/c(CO) < 0.006 mol·L-1·min-1 60% C 否 >

【解析】（1）根據(jù)已知化學(xué)方程式及平衡常數(shù)表示方法可得，K= ；化學(xué)平衡常數(shù)受溫度影響，升高溫度，對于放熱反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，對于吸熱反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大，由表中數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故ΔH<0。

（2）設(shè)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為α(CO)，由已知，列三段式：

K= =，又因為1000℃時，K=4.0，解得: α(CO)= 60%；0~10min內(nèi)v(CO2)= = 0.006 mol·L-1·min-1。

（3）提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡正向移動，但不能增大CO的用量，根據(jù)平衡移動原理分析如下：A、B兩項，鐵和氧化鐵都是固體，減少Fe的量或增加Fe2O3的量，不影響平衡移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A、B均錯誤；C項，移出部分CO2，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；D項，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故D錯誤；E項，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故E錯誤；F項，加入催化劑，只改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡狀態(tài)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故F錯誤。綜上，選C。

（4）1000℃時，某時刻CO2和CO的物質(zhì)的量濃度分別為0.2mol·L-1和0.1mol·L-1，則此時Q== = 2 < K = 4.0，所以此時反應(yīng)正在向右進行，故v(正)>v(逆)。