题目内容

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)
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Fe203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
⑴   K=c(CO2)/c(CO)   <     ⑵   0.006mol/(L·min)     60℅       ⑶ C

试题分析:(1)根据化学平衡常数的定义可知:K=c(CO2)/c(CO)。由于温度升高化学平衡常数。说明升高温度,平衡向逆反应方向移动。逆反应是吸热反应,该反应的正反应为放热反应 △H<0;
(2) 1/3Fe2O3(s) + CO(g)  2/3Fe(s) + CO2(g)
起: 1 mol       1 mol       1 mol    1 mol
变: 1/3x        x          2/3x      x
终: 1 mol- 1/3x  1 mol- x  1 mol+ 2/3x  1 mol+ x
平衡常数只与温度有关,且已知1000℃时 K=4.0
即:K=c(CO2)/c(CO)= 解得:x = 0.6 mol 则υ(CO2)= 0.6 mol/ (10L·l0 min) = 0.006 mol/ (L·min)
CO的平衡转化率= ℅ = 60℅
(3)因Fe和Fe2O3为固体,对平衡没有影响所以A、B错误;C中CO2为气体生成物,减少生成物浓度平衡向正反应方向移动,故C正确;升高温度平衡向吸热反应方向移动。对于该反应来说是向逆反应方向移动,CO的平衡转化率降低。D错误;因为该反应是前后气体相等的可逆反应。所以减小容器的容积也就是增大压强。化学平衡不发生移动。CO的平衡转化率不变。E错误;催化剂只改变化学反应速率而不影响平衡的移动,故F错误。
练习册系列答案
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如图所示的装置中发生反应2A2(g)+B2(g)2C(g);△H=" -a" kJ/mol(a >0),已知P是可自由滑动的活塞。在相同温度时关闭K,向A, B容器中分别充入2mol A2和1mol B2两容器分别在500℃时达平衡,A中C的浓度为w1 mol/L,放出热量 b kJ,B中C的浓度为w2 mol/L,放出热量 c kJ。请回答下列问题:
(1)此反应的平衡常数表达式为______________________;若将温度升高到700℃,反应的平衡常数将_____________(增大、减小或不变)。
(2)比较大小:w1_____ w2(填>、=、<),a、b、c由大到小的关系 ______________________。
(3)若打开K,一段时间后重新达平衡,容器B的体积将______________________(填增大,减小或不变)。
(4)若让A,B体积相等且固定P,在B中改充入4mol A2和2mol B2在500℃时达平衡后C 的浓度为w3 mol/L,则 w1,w3的关系______________________。
(5)能说明A中已达到平衡状态的是            (填序号,有一个或多个选项符合题意)。
a、v(C)=2v(B2)                  
b、容器内气体压强保持不变
c、容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化             
d、容器内的气体密度保持不变
(6)使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是_____________。
a、及时分离出C气体             b、适当升高温度
c、增大B2的浓度                  d、选择高效的催化剂
合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:
温 度(℃)
360
440
520
K值
0.036
0.010
0.0038
 
(1)①写出工业合成氨的化学方程式_________________________________________。
②由上表数据可知该反应为放热反应,理由是_____________________________________。
③理论上,为了增大平衡时H2的转化率,可采取的措施是。(填序号)
a.增大压强              b.使用合适的催化剂
c.升高温度              d.及时分离出产物中的NH3
(2)原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如下图所示:

①图中,两条曲线表示压强的关系是:P1________P2(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为_____________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。
①T ℃时,向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO,反应达平衡后,测得CO的浓度为0.08 mol·L-1,则平衡时CO的转化率为______,该温度下反应的平衡常数K值为_________。
②保持温度仍为T ℃,改变水蒸气和CO的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____________(填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d.混合气中n(CO) : n(H2O) : n(CO2) : n(H2) = 1: 16 : 6 : 6

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