Question

【題目】高爐煉鐵過(guò)程中發(fā)生的主要反應(yīng)為1/3Fe2O3(s)+CO(g) 2/3Fe(s)+CO2(g)

已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K= ，由于隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，所以正反應(yīng)是 熱反應(yīng)（填“吸”或“放”）；

（2）欲提高反應(yīng)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．加入合適的催化劑

E．增大容器的容積

（3）在一個(gè)容積為1L的密閉容器中，1000℃時(shí)加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各2.0mol，反應(yīng)經(jīng)過(guò)5min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= 。（要書寫解題過(guò)程）

Answer 1

【答案】（1）c(CO2)/c(CO)、放；（2）C

（3）設(shè)CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，則

1/3Fe2O3（s）+CO（g）═2/3Fe（s）+CO2（g）

起始量（mol） 2.0 2.0

轉(zhuǎn)化的量（mol） x x

平衡時(shí)的量（mol） 2.0﹣x 2.0+x

又在1000℃時(shí)K=4.0，則有(2.0+x)/(2.0﹣x)=4.0，解得x=1.2，

CO2的濃度變化量為：c(CO2)=1.2mol·L－1，

則用二氧化碳表示的反應(yīng)速率為1.2mol·L－1/5min=0.24mol·(L·min)－1

CO的轉(zhuǎn)化率為1.2 mol/2 mol×100%=60%

【解析】

試題分析：（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=c(CO2)/c(CO) ；溫度升高，平衡常數(shù)減小，說(shuō)明反應(yīng)逆向移動(dòng)，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（2）A．Fe是固體，改變的量，平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，A錯(cuò)誤；B．Fe2O3是固體，改變的量，平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤；C．移出部分CO2，平衡正向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，C正確；D．加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，D錯(cuò)誤；E．該反應(yīng)為前后氣體系數(shù)不變的反應(yīng)，增大容器的容積，平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，E錯(cuò)誤；答案選C；

（3）設(shè)CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，則

1/3Fe2O3（s）+CO（g）═2/3Fe（s）+CO2（g）

起始量（mol） 2.0 2.0

轉(zhuǎn)化的量（mol） x x

平衡時(shí)的量（mol） 2.0﹣x 2.0+x

又在1000℃時(shí)K=4.0，則有(2.0+x)/(2.0﹣x) =4.0，解得x=1.2，

CO2的濃度變化量為：c(CO2)= 1.2 mol·L－1，

則用二氧化碳表示的反應(yīng)速率為1.2 mol·L－1/5 min =0.24 mol·(L·min )－1

CO的轉(zhuǎn)化率為1.2 mol/2 mol×100%=60%