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=

c(CO2)

c(CO)

，△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）欲提高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．提高反應(yīng)溫度    E．減小容器的容積     F．加入合適的催化劑
（3）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l0min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υ（CO₂）以及達(dá)平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)．（必須寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體的濃度為常數(shù)，不需要寫固體、純液體；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但不能增大CO的用量，結(jié)合選項(xiàng)根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析；
（3）令平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量變化為nmol，利用三段式表示出平衡時(shí)CO、CO₂的物質(zhì)的量，化學(xué)計(jì)量數(shù)都是1，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)計(jì)算n的值，進(jìn)而計(jì)算CO的濃度變化量，利用v=

△c

△t

計(jì)算v（CO），再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）反應(yīng)

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)k=

c(CO2)

c(CO)

，
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：

c(CO2)

c(CO)

；＜；
（2）A．鐵是固體，減少Fe的量，不影響平衡移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；
B．氧化鐵是固體，增加Fe₂O₃的量，不影響平衡移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故B錯(cuò)誤；
C．移出部分CO₂，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故D錯(cuò)誤；
E．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，減小容器的容積，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故E錯(cuò)誤；
F．加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，故F錯(cuò)誤；
故選C；
（3）令平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
開始（mol）：1 0
變化（mol）：n n
平衡（mol）：1-n n
所以

n

1-n

=4，
解得n=0.8，
所以υ（CO）=

0.8mol 10L

10min

=0.008 mol?L^-1?min^-1，
CO的平衡轉(zhuǎn)化率為

0.8mol

1mol

×100%=80%，
答：該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ（CO₂）=0.008 mol?L^-1?min^-1；達(dá)平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)：80%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)等，難度中等，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用：1、用來判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，4、用來計(jì)算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率．