题目内容
【题目】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= ,由于随着温度升高,平衡常数减小,所以正反应是 热反应(填“吸”或“放”);
(2)欲提高反应中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.加入合适的催化剂
E.增大容器的容积
(3)在一个容积为1L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各2.0mol,反应经过5min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率:v (CO2)= 、CO的平衡转化率= 。(要书写解题过程)
【答案】(1)c(CO2)/c(CO)、放;(2)C
(3)设CO转化的物质的量为x,则
1/3Fe2O3(s)+CO(g)═2/3Fe(s)+CO2(g)
起始量(mol) 2.0 2.0
转化的量(mol) x x
平衡时的量(mol) 2.0﹣x 2.0+x
又在1000℃时K=4.0,则有(2.0+x)/(2.0﹣x)=4.0,解得x=1.2,
CO2的浓度变化量为:c(CO2)=1.2mol·L-1,
则用二氧化碳表示的反应速率为1.2mol·L-1/5min=0.24mol·(L·min)-1
CO的转化率为1.2 mol/2 mol×100%=60%
【解析】
试题分析:(1)该反应的平衡常数表达式K=c(CO2)/c(CO) ;温度升高,平衡常数减小,说明反应逆向移动,则该反应为放热反应;
(2)A.Fe是固体,改变的量,平衡不移动,CO的平衡转化率不变,A错误;B.Fe2O3是固体,改变的量,平衡不移动,CO的平衡转化率不变,B错误;C.移出部分CO2,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,C正确;D.加入合适的催化剂,平衡不移动,D错误;E.该反应为前后气体系数不变的反应,增大容器的容积,平衡不移动,CO的平衡转化率不变,E错误;答案选C;
(3)设CO转化的物质的量为x,则
1/3Fe2O3(s)+CO(g)═2/3Fe(s)+CO2(g)
起始量(mol) 2.0 2.0
转化的量(mol) x x
平衡时的量(mol) 2.0﹣x 2.0+x
又在1000℃时K=4.0,则有(2.0+x)/(2.0﹣x) =4.0,解得x=1.2,
CO2的浓度变化量为:c(CO2)= 1.2 mol·L-1,
则用二氧化碳表示的反应速率为1.2 mol·L-1/5 min =0.24 mol·(L·min )-1
CO的转化率为1.2 mol/2 mol×100%=60%