Question

（10分）高炉炼铁过程中发生的主要反应为：1/3Fe₂O₃(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO₂(g)

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	4.0	3.7	3.5

已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：
请回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K=      ，△H      0(填“>”、“<”或“=”)；
(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0 mol，反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO₂)=      、CO的平衡转化率=        ：
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是      。
A．减少Fe的量      B．增加Fe₂O₃的量     C．移出部分CO₂
D．提高反应温度    E．减小容器的容积      F．加入合适的催化剂

Answer 1

⑴c(CO₂)/ c(CO)（2分）＜（2分）
⑵6×10^－3mol/(L·min)(2分)    60%（2分）   ⑶c（2分）

（1）平衡常数是指在一定条件下的可逆反应中，当达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物难得的幂之积的比值，所以其表达式为K＝c(CO₂)/ c(CO)。根据有关数据可知，温度越高平衡常数越小，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应。
（2）设平衡时CO的物质的量浓度是x，则消耗CO的浓度是0.1－x，生成CO₂也是0.1－x，平衡是CO₂就是0.1－x＋0.1＝0.2－x。根据平衡常数可知          ，解得x＝0.04mol/L，所以消耗CO是0.1mol/L－0.04mol/L＝0.06mol/L，则其转化率是0.06÷0.1×1005=60%。CO₂的反应速率是0.06mol/L÷10min＝6×10^－3mol/(L·min)。
（3）固体质量的变化，不影响平衡状态，AB不正确。C是解得生成物浓度，平衡向正反应方向移动，转化率增大。正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，转化率降低。反应前后体积不变，改变压强，平衡不移动。同样催化剂也不能影响平衡状态，所以正确的答案是C。