Question

(10分) 高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)

已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

溫度/℃	1 000	1 150	1 300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

請回答下列問題：

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K＝____________，ΔH______0(填“>”、“<”或“＝”)；

（2）在一個容積為10 L的密閉容器中，1 000℃ 時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反應(yīng)經(jīng)過10min后達到平衡。求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(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Fe2O3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

（1）c(CO2) / c(CO) <（2）0.006mol/(L·min) 60﹪（3）C

【解析】

試題分析：（1）固體的濃度看成是一個常數(shù)，不寫在平衡常數(shù)表達式中，故K=c(CO2) / c(CO)，根據(jù)表格給出的數(shù)據(jù)知道溫度升高K減小，說明溫度升高平衡向逆向移動，逆反應(yīng)方向就是吸熱反應(yīng)，那么正反應(yīng)就是放熱反應(yīng)，ΔH < 0（2）先比較濃度商和平衡常數(shù)的關(guān)系Q=c(CO2) / c(CO)=0.1 mol/L /0.1 mol/L =1 <K=4.0，所以反應(yīng)向正向進行，設(shè)CO濃度變化了x，有：

Fe2O3(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)

起始濃度（mol/L） 0. 1 0. 1

變化濃度（mol/L） x x

平衡濃度（mol/L） 0.1-x 0.1+x (1+x)/(1-x)=4.0 得x=0.06 mol/L, v(CO2)＝0.06 mol/L÷10min=0.006mol/(L·min)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率=0.06 mol/L÷0.1mol/L=0.6=60﹪（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，就要讓平衡向正向移動， Fe和Fe2O3 都是固體，改變它們的量對反應(yīng)體系的濃度沒有影響，故平衡不發(fā)生移動，A、B 不可行； 移出部分CO2，使生成物的濃度減小，平衡向正向移動，C對；反應(yīng)時放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度平衡向逆向移動，D錯；減小容器的容積，增大壓強，但反應(yīng)兩邊氣體的化學(xué)計量數(shù)相等，平衡不移動，E錯；催化劑不能讓平衡發(fā)生移動，F(xiàn)錯，選C。

考點：平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算、化學(xué)平衡的移動。