题目内容
【题目】高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=aKJ ·mol-1
(1)已知:
①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=+489.0kJ·mol-1
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ·mol-1
则a= kJ·mol-1。
(2)冶炼铁反应的平衡常数表达式K= ,温度升高后,K值 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)在T℃时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。
Fe2O3 | CO | Fe | CO2 | ||
甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |
乙/mol | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 | |
甲容器中CO的平衡转化率为 。
②下列说法正确的是 (填字母)。
a.若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态
b.甲、乙容器中,CO的平衡浓度之比为2:3
c.增加Fe2O3可以提高CO2的转化率
【答案】(1)-28.5 (2)C3(CO2)/C3(CO) 减小 (3)①60% ②ab (漏选得1分,错选不得分)
【解析】
试题分析:(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJmol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJmol-1;①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g),根据盖斯定律得到反应的焓变=+489.0kJmol-1-3×(+172.5kJmol-1)=-28.5kJmol-1。
(2)Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K=,该反应是放热反应,升温平衡逆向进行,平衡常数减小;
(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=64,甲容器内浓度商Qc=1,小于平衡常数,反应向正反应进行,设消耗一氧化碳物质的量为x,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol):1 1
变化量(mol):x x
平衡量(mol):1-x 1+x
反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故=64,解得x=0.6,故CO的转化率=0.6mol/1mol×100%=60%,②a.反应前后气体质量变化,体积不变,随反应进行气体密度发生变化,若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态,故a正确;b.甲为等效平衡,平衡时CO的含量相等,由于CO的含量=,则平衡时甲、乙中CO的平衡浓度之比为2mo/L:3mol/L=2:3,故b正确;d.Fe2O3为固体量,增加其用量,不影响化学平衡移动,不能提高CO的转化率,故c错误,故选ab。