Question

19．高爐煉鐵過程中發(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：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）在一個容積為5L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此時比較v（正）＞ v（逆） （填“＞”“=”“＜”），反應(yīng)經(jīng)過2min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）=0.06mol．L^-1．min^-1，CO的平衡轉(zhuǎn)化率=60%；
（3）、欲提高（2）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．提高反應(yīng)溫度   E．減小容器的容積    F．加入合適的催化劑．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達平衡時，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行，進而判斷v（正）、v（逆）相對大��；
1000℃時時平衡常數(shù)K=4，由平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$可知，平衡時c（CO₂）=4c（CO），故平衡時n（CO₂）=4n（CO），由碳元素守恒可知n（CO₂）+n（CO）=2mol，聯(lián)立計算平衡時n（CO₂）、n（CO），再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO₂），轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)的量變化量}{起始物質(zhì)的量}$×100%；
（3）欲提高（2）中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，改變條件應(yīng)使平衡正向移動．

解答 解：（1）$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；
由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；＜；
（2）此時濃度商Qc=$\frac{\frac{1}{5}}{\frac{1}{5}}$=1＜K=4，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，則v（正）＞v（逆）；
1000℃時時平衡常數(shù)K=4，由平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$可知，平衡時c（CO₂）=4c（CO），故平衡時n（CO₂）=4n（CO），由碳元素守恒可知n（CO₂）+n（CO）=2mol，聯(lián)立可得n（CO₂）=1.6mol、n（CO）=0.4mol，則v（CO₂）=$\frac{\frac{1.6mol-1mol}{5L}}{2min}$=0.06mol．L^-1．min^-1，轉(zhuǎn)化的CO為1mol-0.4mol=0.6mol，故CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%，
故答案為：0.06mol．L^-1．min^-1；60%；
（3）A．Fe為固體，減少Fe的量，不影響平衡移動，CO轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；
B．Fe₂O₃為固體，增加Fe₂O₃的量，不影響平衡移動，CO轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；
C．移出部分CO₂，生成物濃度降低，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率減小，故D錯誤；
E．減小容器的容積，壓強增大，反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不移動，CO轉(zhuǎn)化率不變，故E錯誤；
F．加入合適的催化劑，可以加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動，CO轉(zhuǎn)化率不變，故F錯誤，
故選：C．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、平衡常數(shù)及其應(yīng)用，難度不大，（2）注意對平衡常數(shù)的理解與靈活應(yīng)用．