Question

【題目】高爐煉鐵過程中發生的主要反應為Fe2O3(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)

已知該反應在不同溫度下的平衡常數如右表所示:

溫度/℃	1 000	1 150	1 300
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=____，ΔH____(填“>”“<”或“=”)0．

(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，反應經過10 min后達到平衡．求該時間范圍內反應的平均反應速率v(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

(4)1000℃時，某時刻CO2和CO的物質的量濃度分別為0.2mol·L-1和0.1mol·L-1，則此時反應是否達到平衡_____（填“是”或“否”)，V(正）_____V（逆)(填“>”“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 c(CO2)/c(CO) < 0.006 mol·L-1·min-1 60% C 否 >

【解析】（1）根據已知化學方程式及平衡常數表示方法可得，K= ；化學平衡常數受溫度影響，升高溫度，對于放熱反應，化學平衡常數減小，對于吸熱反應，化學平衡常數增大，由表中數據可知，該反應為放熱反應，故ΔH<0。

（2）設CO的平衡轉化率為α(CO)，由已知，列三段式：

K= =，又因為1000℃時，K=4.0，解得: α(CO)= 60%；0~10min內v(CO2)= = 0.006 mol·L-1·min-1。

（3）提高CO的平衡轉化率，應使平衡正向移動，但不能增大CO的用量，根據平衡移動原理分析如下：A、B兩項，鐵和氧化鐵都是固體，減少Fe的量或增加Fe2O3的量，不影響平衡移動，CO的平衡轉化率不變，故A、B均錯誤；C項，移出部分CO2，平衡正向移動，CO的平衡轉化率增大，故C正確；D項，該反應正反應是放熱反應，提高反應溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉化率降低，故D錯誤；E項，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項，加入催化劑，只改變化學反應速率，不改變化學平衡狀態，CO的平衡轉化率不變，故F錯誤。綜上，選C。

（4）1000℃時，某時刻CO2和CO的物質的量濃度分別為0.2mol·L-1和0.1mol·L-1，則此時Q== = 2 < K = 4.0，所以此時反應正在向右進行，故v(正)>v(逆)。