Question

8．高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$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

請回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，由于隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，所以正反應(yīng)是放熱反應(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C；
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）在一個容積為1L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各2.0mol，反應(yīng)經(jīng)過5min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）=0.24mol•（L•min）^-1、CO的平衡轉(zhuǎn)化率=60%．

Answer 1

分析 （1）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，純固體不能列入表達式中；隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，可知升高溫度，平衡逆向移動；
（2）提高反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可改變條件，平衡正向移動，但不能加CO；
（3）1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各2.0mol，反應(yīng)經(jīng)過5min后達到平衡，由表格數(shù)據(jù)可知K=4.0，則
        $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
起始量（mol）       2.0                 2.0
轉(zhuǎn)化的量（mol）      x                  x
平衡時的量（mol）  2.0-x              2.0+x
結(jié)合K計算．

解答 解：（1）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，純固體不能列入表達式中，則K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，可知升高溫度，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；放；     
（2）A．減少Fe的量，平衡不移動，故A不選；         
B．增加Fe₂O₃的量，平衡不移動，故B不選；        
C．移出部分CO₂，平衡正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率提高，故C選；
D．加入合適的催化劑，平衡不移動，故D不選；    
E．增大容器的容積，平衡不移動，故E不選；
故答案為：C；
（3）設(shè)CO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，則
       $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
起始量（mol）       2.0                 2.0
轉(zhuǎn)化的量（mol）      x                  x
平衡時的量（mol）  2.0-x              2.0+x
又在1000℃時K=4.0，則有$\frac{2.0+x}{2.0-x}$=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$\frac{1.2mol}{5min}$=0.24 mol•（L•min ）^-1，
CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{1.2mol}{2mol}$×100%=60%，
故答案為：0.24 mol•（L•min ）^-1；60%．

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算，為高頻考點，把握化學(xué)平衡常數(shù)的計算、平衡影響因素、三段法計算格式為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，題目難度不大．