Question

【題目】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)

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

【答案】（1），＜；（2）0.006mol·L-1·min-1， 60%；（3）C。

【解析】

試題分析：（1）根據化學平衡常數的定義，則K=c(CO2)/c(CO)，化學平衡常數只受溫度的影響，根據表格數據，隨著溫度升高，化學平衡常數減小，隨著溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動，根據勒夏特列原理，說明正反應為放熱反應，即△H<0；

（2）1000℃時，化學平衡常數為4.0，按照題目中所給物質的量投入，此時的濃度商為1<4，說明反應向正反應方向移動，設反應過程中消耗CO為xmol，則達到平衡時c(CO2)=（1+ x）/10mol·L－1，c(CO)=(1－x)/10mol·L－1，代入化學平衡常數表達式，解的x=0.6mol，v(CO2)=0.6/(10×10)mol/(L·min)=0.006 mol/(L·min)，CO的轉化率=0.6/1×100%=60%；

（3）Fe、Fe2O3狀態是固體，固體的濃度視為常數，因此改變Fe、Fe2O3的量，平衡不移動，故A、B錯誤；C、移出CO2，降低生成物的濃度，平衡向正反應方向移動，CO轉化率增大，故正確；D、此反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率降低，故錯誤；E、減小容器的容積，增大壓強，因為反應前后氣體系數之和相等，因此平衡不移動，故錯誤；F、催化劑對化學平衡無影響，故錯誤。