Question

煉鐵高爐中的原理如下：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
（1）寫出該反應的化學平衡常數表達式K=

 

（2）CO的轉化率（α）在不同溫度下隨反應時間（t）的變化如圖a，由此圖可得出：

①溫度對該反應的反應速率和平衡移動的影響是

 

②該反應的△H

 

0 （填“＜”、“=”或“＞”）．
（3）600℃時，在體積為1L的密閉容器中，投入0.20mol CO和足量Fe₂O₃，反應過程中CO、CO₂物質的量變化如圖b．
①在相同條件下，往相同容器中投入等量CO、CO₂及足量的Fe₂O₃、Fe，此時反應向

 

（填寫“向正反應方向”、“向逆反應方向”、“已達到平衡狀態(tài)”）．經過一段時間的反應，下列說法中能說明該反應達到了化學平衡狀態(tài)的是

 

．
A．容器內壓強一定              B．容器內氣體的密度一定
C．v_正（CO）：v_逆（CO₂）=1：1    D．容器內氣體的質量一定
②據圖b判斷，反應進行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因是

 

（用文字表達）；10min到15min的曲線變化的原因可能是

 

（填寫編號）．
A．加了催化劑  B．縮小容器體積    C．通入一定量He．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,物質的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據化學方程式和平衡常數概念書寫平衡常數表達式；
（2）依據圖象分析，用“定一議二”的方法分析判斷；
（3）①依據圖象變化計算600°C的平衡常數，結合加入量計算濃度商和 平衡常數比較判斷反應進行的方向；結合反應特征達到平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變分析選項；
②反應進行至20min時一氧化碳突然增大0.02mol，此時二氧化碳不變，隨反應進行一氧化碳減小，二氧化碳增大，最后達到平衡狀態(tài)，說明平衡正向進行；10min到15min的曲線變化斜率增大但最后達到平衡狀態(tài)，反應是氣體體積不變的反應，速率增大說明改變的是加入催化劑，或增大壓強．

解答： 解：（1）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g），依據化學方程式和平衡常數概念書寫平衡常數表達式K=

c3(CO2)

c3(CO)

；
故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；
（2）①圖象變化曲線說明溫度越高反應達到平衡的時間越短，所以升溫加快反應速率，溫度越高一氧化碳轉化率越大，說明升溫平衡正向進行；
故答案為：溫度升高反應速率增大，平衡正向進行；
②溫度越高一氧化碳轉化率越大，說明升溫平衡正向進行，正反應是吸熱反應，△H＞0；
故答案為：＞；
（3）①600℃時，在體積為1L的密閉容器中，投入0.20mol CO和足量Fe₂O₃，反應過程中CO、CO₂物質的量變化如圖b，平衡狀態(tài)一氧化碳n（CO）=0.16mol，n（CO₂）=0.04mol，
       Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）      0.20              0
變化量（mol）      0.04             0.04
平衡量（mol）      0.16              0.04
反應前后氣體物質的量不變，用物質的量代替平衡濃度計算平衡常數K=

0.043

0.163

=

1

64

；
在相同條件下，往相同容器中投入等量CO、CO₂及足量的Fe₂O₃、Fe，Q=1＞K，說明平衡逆向進行；達到平衡狀態(tài)
A．反應過程中和平衡狀態(tài)下氣體物質的量不變，壓強之比等于物質的量之比，容器內壓強一定，不能說明費用達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；            
B．反應前后氣體質量發(fā)生變化，體積不變，容器內氣體的密度一定，說明費用達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應速率之比等于化學方程式系數之比，是正反應速率之比，v_正（CO）：v_逆（CO₂）=1：1，說明二氧化碳正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；    
D．反應前后氣體質量分數變化，容器內氣體的質量一定，說明費用達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：向逆反應方向；BCD；
②據圖b判斷，反應進行至20min時，曲線發(fā)生變化的原因是一氧化碳突然增大0.02mol，此時二氧化碳不變，隨反應進行一氧化碳減小，二氧化碳增大，最后達到平衡狀態(tài)，說明平衡正向進行；10min到15min的曲線變化斜率增大但最后達到平衡狀態(tài)，反應是氣體體積不變的反應，速率增大說明改變的是加入催化劑，或增大壓強，所以AB正確；
故答案為：通入0.02molCO；AB．

點評：本題考查了化學平衡常數影響因素和計算應用，圖象變化的分析判斷、平衡標志的分析判斷是關鍵，題目難度中等．