Question

高爐煉鐵過程中發生的主要反應為

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g） 
已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數	4.0	3.7	3.5

請回答下列問題：
（1）該反應的平衡常數表達式K=

c(CO2)

c(CO)

，△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）欲提高CO的平衡轉化率，可采取的措施是

C

．
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
（3）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應經過l0min后達到平衡．求該時間范圍內反應的平均反應速率υ（CO₂）以及達平衡時CO的體積分數．（必須寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫，注意固體、純液體的濃度為常數，不需要寫固體、純液體；由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，故升高溫度平衡向逆反應移動，正反應為放熱反應；
（2）提高CO的平衡轉化率，應使平衡向正反應移動，但不能增大CO的用量，結合選項根據平衡移動原理分析；
（3）令平衡時CO的物質的量變化為nmol，利用三段式表示出平衡時CO、CO₂的物質的量，化學計量數都是1，利用物質的量代替濃度代入平衡常數計算n的值，進而計算CO的濃度變化量，利用v=

△c

△t

計算v（CO），再利用轉化率定義計算CO的轉化率．

解答：解：（1）反應

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數k=

c(CO2)

c(CO)

，
由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，故升高溫度平衡向逆反應移動，正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：

c(CO2)

c(CO)

；＜；
（2）A．鐵是固體，減少Fe的量，不影響平衡移動，CO的平衡轉化率不變，故A錯誤；
B．氧化鐵是固體，增加Fe₂O₃的量，不影響平衡移動，CO的平衡轉化率不變，故B錯誤；
C．移出部分CO₂，平衡向正反應移動，CO的平衡轉化率增大，故C正確；
D．該反應正反應是放熱反應，提高反應溫度，平衡向逆反應移動，CO的平衡轉化率降低，故D錯誤；
E．反應前后氣體的物質的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉化率不變，故E錯誤；
F．加入合適的催化劑，平衡不移動，故F錯誤；
故選C；
（3）令平衡時CO的物質的量變化為nmol，則：

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
開始（mol）：1 0
變化（mol）：n n
平衡（mol）：1-n n
所以

n

1-n

=4，
解得n=0.8，
所以υ（CO）=

0.8mol 10L

10min

=0.008 mol?L^-1?min^-1，
CO的平衡轉化率為

0.8mol

1mol

×100%=80%，
答：該時間范圍內反應的平均反應速率υ（CO₂）=0.008 mol?L^-1?min^-1；達平衡時CO的體積分數：80%；

點評：本題考查化學平衡的有關計算、化學反應速率計算、平衡常數等，難度中等，注意掌握化學平衡常數的應用：1、用來判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、用來計算物質的轉化率．