Question

（10分）高爐煉鐵過程中發生的主要反應為：1/3Fe₂O₃(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO₂(g)

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數	4.0	3.7	3.5

已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下：
請回答下列問題：
(1)該反應的平衡常數表達式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，反應經過l0 min后達到平衡。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Fe₂O₃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

⑴c(CO₂)/ c(CO)（2分）＜（2分）
⑵6×10^－3mol/(L·min)(2分)    60%（2分）   ⑶c（2分）

（1）平衡常數是指在一定條件下的可逆反應中，當達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物難得的冪之積的比值，所以其表達式為K＝c(CO₂)/ c(CO)。根據有關數據可知，溫度越高平衡常數越小，所以升高溫度，平衡向逆反應方向移動，即正反應是放熱反應。
（2）設平衡時CO的物質的量濃度是x，則消耗CO的濃度是0.1－x，生成CO₂也是0.1－x，平衡是CO₂就是0.1－x＋0.1＝0.2－x。根據平衡常數可知          ，解得x＝0.04mol/L，所以消耗CO是0.1mol/L－0.04mol/L＝0.06mol/L，則其轉化率是0.06÷0.1×1005=60%。CO₂的反應速率是0.06mol/L÷10min＝6×10^－3mol/(L·min)。
（3）固體質量的變化，不影響平衡狀態，AB不正確。C是解得生成物濃度，平衡向正反應方向移動，轉化率增大。正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，轉化率降低。反應前后體積不變，改變壓強，平衡不移動。同樣催化劑也不能影響平衡狀態，所以正確的答案是C。