Question

高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

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/℃	1000	1150	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

請(qǐng)回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

，△H

 

0（填“＞”“＜”或“=”）；
（2）在一個(gè)容積為10L的密閉容器中，1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應(yīng)經(jīng)過10min后達(dá)到平衡．求該時(shí)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
（4）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．
該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義寫表達(dá)式，根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)；
（2）利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再根據(jù)v=

△c

t

計(jì)算反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)影響平衡移動(dòng)的因素判斷；
（4）根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率的要求和工業(yè)生產(chǎn)成本的角度解釋．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物濃度的系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度的系數(shù)次冪之積，固體看作是1，所以K=

[CO2]

[CO]

，根據(jù)表可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，平衡逆向移動(dòng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以△H＜0，
故答案為：

[CO2]

[CO]

；＜；
（2）設(shè)CO轉(zhuǎn)化了的濃度為xmol/L，
            

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
起始（mol/L）             0.1               0.1
轉(zhuǎn)化（mol/L）              x                 x
平衡（mol/L）             0.1-x             0.1+x
根據(jù)1000℃時(shí)K=

0.1+x

0.1-x

=4，得x=0.06，所以v（CO₂）=

0.06

10

mol/（L?min）=0.006mol/（L?min），CO的平衡轉(zhuǎn)化率為

0.06

0.1

×100%=60%，
故答案為：0.006mol/（L?min）；60%；
（3）固體對(duì)平衡沒有影響，所以減少Fe的量或增加Fe₂O₃的量平衡不移動(dòng)，故A、B錯(cuò)誤；
移出部分CO₂，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率下降，故D錯(cuò)誤；
該反應(yīng)的氣體體積前后不變，所以改變壓強(qiáng)，對(duì)平衡沒有影響，故E錯(cuò)誤；
催化劑不能使平衡移動(dòng)，也不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故F錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（4）根據(jù)圖可知，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，根據(jù)圖可知，在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失，
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，中等難度，解題時(shí)要注意平衡移動(dòng)原理的靈活運(yùn)用．