Question

16．I．高爐煉鐵的主要反應(yīng)為Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．已知該反應(yīng)的△H＜0，在1000℃時(shí)，K=64．在1000℃的條件下，在容積10L的密閉容器中，加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0moI，反應(yīng)經(jīng)10min后達(dá)到平衡．
（1）該時(shí)間范圍內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=0.006mol/（L•min）
（2）CO的轉(zhuǎn)化率60%．
（3）欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是D．
A．減少Fe的量            B．增加Fe₂O₃的量
C．升高反應(yīng)溫度        D．移出部分CO₂
E．使用合適的催化劑    F．減少容器的容積
Ⅱ．已知化學(xué)反應(yīng)：
①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），平衡常數(shù)為K₁
②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g），平衡常數(shù)為K₂．
在溫度973K和1173K情況下，K₁、K₂的值分別如下：

溫度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

（4）通過表格中的數(shù)值可以推斷：反應(yīng)①的△H＞ 0．（填“＞”“＜”）
（5）現(xiàn)有反應(yīng)③：該反應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式K₃=$\frac{c（CO）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}$．
（6）根據(jù)反應(yīng)①和②可以推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系式，K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．據(jù)此關(guān)系式和上表數(shù)據(jù)，也能推斷出反應(yīng)③的△H＞0（填“＞”“＜”）．

Answer 1

分析 （1）該條件下濃度商=$\frac{1．{0}^{3}}{1．{0}^{3}}$=1.0＜64，平衡正向移動(dòng)，
設(shè)參加反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為xmol，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)參加反應(yīng)的n（CO）=n（CO₂）=xmol，平衡時(shí)c（CO）=$\frac{1-x}{10}$mol/L、c（CO₂）=$\frac{1+x}{10}$mol/L，K=（$\frac{\frac{1+x}{10}}{\frac{1-x}{10}}$）³=64，x=0.6，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算二氧化碳平均反應(yīng)速率；
（2）參加反應(yīng)的n（CO）=0.6mol，CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{反應(yīng)初始n（CO）}$×100%；   
（3）該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，要提高CO轉(zhuǎn)化率應(yīng)該使平衡正向移動(dòng)但不能通過增大CO濃度來實(shí)現(xiàn)；
（4）升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)確定反應(yīng)熱；
（5）將方程式①-②得方程式③，化學(xué)平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（6）化學(xué)方程式相減，化學(xué)平衡常數(shù)相除；根據(jù)溫度和化學(xué)平衡常數(shù)關(guān)系確定反應(yīng)熱．

解答 解：（1）該條件下濃度商=$\frac{1．{0}^{3}}{1．{0}^{3}}$=1.0＜64，平衡正向移動(dòng)，
設(shè)參加反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量為xmol，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)參加反應(yīng)的n（CO）=n（CO₂）=xmol，平衡時(shí)c（CO）=$\frac{1-x}{10}$mol/L、c（CO₂）=$\frac{1+x}{10}$mol/L，K=（$\frac{\frac{1+x}{10}}{\frac{1-x}{10}}$）³=64，x=0.6，v（CO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{10min}$=0.006mol/（L．min）；
故答案為：0.006；
（2）參加反應(yīng)的n（CO）=0.6mol，CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{反應(yīng)初始n（CO）}$×100%=$\frac{0.6mol}{1.0mol}$×100%=60%，
故答案為：60%；
（3）A．Fe是固體，F(xiàn)e的多少不影響平衡移動(dòng)，所以減少Fe的量不影響平衡移動(dòng)，則不能提高CO轉(zhuǎn)化率，故錯(cuò)誤；           
B．氧化鐵是固體，增加Fe₂O₃的量不影響平衡移動(dòng)，則不能提高CO轉(zhuǎn)化率，故錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度平衡逆向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率降低，故錯(cuò)誤；       
D．移出部分CO₂，二氧化碳濃度降低，平衡正向移動(dòng)，提高CO轉(zhuǎn)化率，故正確；
故選D；
（4）升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)增大，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則△H＞0，
故答案為：＞；
（5）將方程式①-②得方程式③為H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g），化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（CO）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}$；
（6）化學(xué)方程式相減化學(xué)平衡常數(shù)相除，則K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，973K時(shí)$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{1.47}{2.38}$=0.62、1173K時(shí)$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{2.15}{1.67}$=1.29》0.62，升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)增大，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H＞0，
故答案為：$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，涉及化學(xué)平衡常數(shù)與溫度關(guān)系、化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，注意：固體或純液體不影響平衡移動(dòng)，題目難度不大．