Question

現(xiàn)代煉鋅的方法可分為火法和濕法兩大類。火法煉鋅是將閃鋅礦（主要含ZnS）通過浮選、

焙燒使它轉(zhuǎn)化為氧化鋅，再把氧化鋅和足量焦炭混合，在鼓風(fēng)爐中加熱至1373~1573K，使鋅蒸餾出來。主要反應(yīng)為：

焙燒爐中：2ZnS＋3O₂＝2ZnO＋2SO₂     ①

鼓風(fēng)爐中：2C＋O₂＝2CO             ②

ZnO (s)＋CO (g)  Zn (g)＋CO₂ (g)    ③

假設(shè)鼓風(fēng)爐體積固定且密閉，隨反應(yīng)的進(jìn)行鼓風(fēng)爐內(nèi)不同時間氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度(mol/L)如下表

反應(yīng)進(jìn)行時間/min	CO	Zn	CO2
0	0.11	0	0
2	0.1	0.01	0.01
30	c1	c2	c2
35	c1	c2	c2

(1) 若保持溫度不變，在鼓風(fēng)爐中增大CO的濃度，K值      （填“增大”、“減小”或“不變”）；

(2) 已知：該溫度時，化學(xué)平衡常數(shù)K=1.0，則表中c₁＝            （寫出計算過程）

 

(3) 假設(shè)通過改變反應(yīng)條件，若使焙燒爐中反應(yīng)①的ZnO幾乎完全被CO還原，焙燒爐和鼓風(fēng)爐消耗的O₂的體積比不超過           。

(4) 若起始濃度不變，通過改變反應(yīng)條件，達(dá)平衡時鼓風(fēng)爐中反應(yīng)③CO的轉(zhuǎn)化率為80%，此時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝              ，此時焙燒爐和鼓風(fēng)爐消耗的O₂的體積比大于            

Answer 1

(1)  不變(1分)；(2)  0.01 mol/L (3)  3：1  (4)  0.352 ；12：5或2.4

解析:

（1）對于確定可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)而言，只受溫度的影響，故K不變。

(2) 由表中數(shù)據(jù)分析可知，反應(yīng)③進(jìn)行至30 min時，反應(yīng)③達(dá)到平衡狀態(tài)；故c₁濃度為CO的平衡濃度。

設(shè)：從起始到平衡CO的濃度變化為x mol·L ^-1

ZnO (s)＋CO (g)  Zn (g)＋CO₂ (g)

起始：       0.11           0       0

變化：       x             x        x

平衡：    (0.11－x)         x        x

 

則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)                      

即：x²＋x－0.11＝0

(x＋1.1)·(x－0.1)＝0     x＝0.1 mol·L ^-1 

         所以c₁＝0.01 mol·L ^-1      

(3) ZnO幾乎完全被CO還原的臨界，將③視作完全進(jìn)行的反應(yīng)，②+③×2，得

鼓風(fēng)爐中：  2ZnO (s)＋2C＋O₂=2 Zn (g)＋CO₂ (g)。

焙燒爐中：  2ZnS＋3O₂＝2ZnO＋2SO₂    

故3：1是恰好被還原的理論值，超過則ZnS（ZnO ）過量。

（4）解：設(shè)：從起始到平衡CO的濃度變化為x mol·L ^-1

ZnO (s)＋CO (g)  Zn (g)＋CO₂ (g)

起始：       0.11           0       0

變化：       0.088         0.0888   0.088         

平衡：       0.022        0.088     0.088  

    K=(0.088×0.088)/0.22 =0.352