Question

高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）△H＞0
其平衡常数可表示为K=c（CO₂）/c（CO），已知1 100℃时K=0.263，且化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化．
（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO₂和CO的体积比值

增大

，平衡常数K值

增大

（均填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）1 100℃时测得高炉中c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态

否

（填“是”或“否”）．此时，化学反应速率是v_正

大于

v_逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是

因难度商Qc=

c(CO2)

c(CO)

=

0.025mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K=0.263，温度不变，K值不变，为增大

c(CO2)

c(CO)

比值，v（正）大于v（逆）

．
（3）试通过计算当20L的高炉中，通入10molCO和矿石在1 100℃时达平衡时，CO的转化率？

Answer 1

分析：（1）升高温度平衡向吸热方向移动，根据平衡移动的方向判断高炉内CO₂和CO的体积比值变化以及平衡常数K值；
（2）反应是吸热反应，计算浓度商，与平衡常数比较，可判断反应是否达到平衡状态并判断反应进行的方向；
（3）设出反应的一氧化碳的物质的量x，然后根据1100℃的平衡常数计算出反应的一氧化碳的物质的量，再计算出转化率．

解答：解（1）化学反应是吸热反应，温度升高，化学平衡正向进行，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO₂和CO的体积比值增大；依据化学平衡常数概念和计算式判断平衡常数增大，
故答案为：增大；增大；
（2）1100℃时测得高炉中c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，在这种情况下，难度商Qc=

c(CO2)

c(CO)

=

0.025mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K=0.263，所以此时反应未达到化学平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；
故答案为：否；大于；因难度商Qc=

c(CO2)

c(CO)

=

0.025mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K=0.263，温度不变，K值不变，为增大

c(CO2)

c(CO)

比值，v（正）大于v（逆）；
（3）设一氧化碳反应的物质的量为x，
根据反应方程式 FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
反应前 10mol 0
反应中 xmol xmol
达到平衡时浓度 （ 10-x ）mol xmol
根据平衡常数列式可得：

x 20

10-x 20

=0.263，解得x=2.08mol，
一氧化碳的转化率为：

2.08mol

10mol

×100%=20.8%，
答：一氧化碳的转化率为20.8%．

点评：本题考查了化学平衡常数的计算判断，关键理解平衡常数是随温度变化，平衡常数的计算应用，浓度商和平衡常数比较判断反应是否平衡，反应进行的方向，题目难度中等．