Question

高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為1/3Fe₂O_3(s) + CO_(g)  2/3Fe_(s) + CO_2(g)

已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

請回答下列問題：

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=_____________，△H________0(填“>”、“<”或“=”)；

（2）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1．0 mol，反應經(jīng)過l0 min達到平衡。求該時間范圍內反應的平均反應速率υ(CO₂)= _________ 、CO的平衡轉化率= _____________：

（3）欲提高（2）中CO的平衡轉化率，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．提高反應溫度 

E．減小容器的容積

F．加入合適的催化劑

 

Answer 1

【答案】

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

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義可知：K=c(CO₂)/c(CO)。由于溫度升高化學平衡常數(shù)。說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動。逆反應是吸熱反應，該反應的正反應為放熱反應 △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，且已知1000℃時 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的平衡轉化率= ℅ = 60℅

（3）因Fe和Fe₂O₃為固體，對平衡沒有影響所以A、B錯誤；C中CO₂為氣體生成物，減少生成物濃度平衡向正反應方向移動，故C正確；升高溫度平衡向吸熱反應方向移動。對于該反應來說是向逆反應方向移動，CO的平衡轉化率降低。D錯誤；因為該反應是前后氣體相等的可逆反應。所以減小容器的容積也就是增大壓強。化學平衡不發(fā)生移動。CO的平衡轉化率不變。E錯誤；催化劑只改變化學反應速率而不影響平衡的移動，故F錯誤。

考點：考查化學平衡常數(shù)、化學反應速率的計算及外界條件對反應物的轉化率的影響的知識。