Question

高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）．
已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下：

溫度/℃	1000	1150	1300
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=

 

，△H

 

0（填“＞”“＜”或“=”）；
（2）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應經過10min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）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示．
該反應△H

 

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

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據平衡常數的定義寫表達式，根據溫度對平衡的影響判斷反應的熱效應；
（2）利用三段式計算平衡時各物質的濃度，再根據v=

△c

t

計算反應速率和平衡轉化率；
（3）根據影響平衡移動的因素判斷；
（4）根據溫度對平衡移動的影響判斷反應的熱效應，根據生產實際中對反應的轉化率的要求和工業(yè)生產成本的角度解釋．

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

[CO2]

[CO]

，根據表可知，溫度越高，平衡常數越小，平衡逆向移動，所以該反應的正反應為放熱反應，所以△H＜0，
故答案為：

[CO2]

[CO]

；＜；
（2）設CO轉化了的濃度為xmol/L，
            

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
起始（mol/L）             0.1               0.1
轉化（mol/L）              x                 x
平衡（mol/L）             0.1-x             0.1+x
根據1000℃時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的平衡轉化率為

0.06

0.1

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

點評：本題主要考查了影響化學平衡移動的因素、化學平衡常數的計算及應用等知識點，中等難度，解題時要注意平衡移動原理的靈活運用．