Question

高爐煉鐵過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)為1/3Fe₂O_3(s) + CO_(g) 2/3Fe_(s) + CO_2(g)
已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_____________，△H________0(填“>”、“<”或“=”)；
（2）在一個(gè)容積為10L的密閉容器中，1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1．0 mol，反應(yīng)經(jīng)過(guò)l0 min達(dá)到平衡。求該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ(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Fe203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

Answer 1

⑴   K=c(CO₂)/c(CO)   <     ⑵   0．006mol/(L·min)     60℅       ⑶ C

試題分析：（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義可知：K=c(CO₂)/c(CO)。由于溫度升高化學(xué)平衡常數(shù)。說(shuō)明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng) △H<0；
（2） 1/3Fe₂O_3(s) + CO_(g)  2/3Fe_(s) + CO_2(g)
起： 1 mol       1 mol       1 mol    1 mol
變： 1/3x        x          2/3x      x
終： 1 mol- 1/3x  1 mol- x  1 mol+ 2/3x  1 mol+ x
平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，且已知1000℃時(shí) K=4．0
即：K=c(CO₂)/c(CO)= 解得：x = 0．6 mol 則υ(CO₂)= 0．6 mol/ (10L·l0 min) = 0．006 mol/ (L·min)
CO的平衡轉(zhuǎn)化率= ℅ = 60℅
（3）因Fe和Fe₂O₃為固體，對(duì)平衡沒(méi)有影響所以A、B錯(cuò)誤；C中CO₂為氣體生成物，減少生成物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。對(duì)于該反應(yīng)來(lái)說(shuō)是向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低。D錯(cuò)誤；因?yàn)樵摲磻?yīng)是前后氣體相等的可逆反應(yīng)。所以減小容器的容積也就是增大壓強(qiáng)。化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)。CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變。E錯(cuò)誤；催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率而不影響平衡的移動(dòng)，故F錯(cuò)誤。