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

 

，平衡常数K值

 

（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

 

（填“是”或“否”）．此时，化学反应速率是v_正

 

v_逆（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是

 

．
（3）在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5mol H₂和2mol CO．在一定温度和一定压强下，发生如下反应：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g），经过5min后达到平衡状态．若此时测得CH₃OH蒸气的浓度为2mol?L^-1，求：
①达平衡时CO的转化率．
②该温度下的K．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动；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，平衡常数增大；
（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）依据化学平衡三段式列式计算，经过5min后达到平衡状态．若此时测得CH₃OH蒸气的浓度为2mol/L．物质的量为0.5L×2mol/L=1mol；
             2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol） 5        2           0
变化量（mol） 2        1           1
平衡量（mol） 3         1          1
据此计算反应速率V=

△c

△t

，转化率=

消耗量

起始量

×100%，平衡常数概念是生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积．

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，化学平衡常数增大，
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，浓度商Qc=

c(CO2)

c(CO)

=

0.25mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K，所以此时反应达到化学平衡，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，在这种情况下，浓度商Qc=

c(CO2)

c(CO)

=

0.25mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K，所以此时反应达到化学平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；
（3）经过5min后达到平衡状态．若此时测得CH₃OH蒸气的浓度为2mol/L．物质的量为0.5L×2mol/L=1mol；
             2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol） 5        2           0
变化量（mol） 2        1           1
平衡量（mol） 3         1          1
①H₂的浓度变化表示的该反应的速率=

2mol 0.5L

5min

=0.8mol/（L?min），答：以H₂的浓度变化表示的该反应的速率为0.8mol/（L?min）；
②反应的平衡常数K=

1mol 0.5L

( 3mol 0.5L )2× 1mol 0.5L

=0.028（L/mol）²，该反应的平衡常数为0.028（L/mol）²；
答：平衡常数为0.028（L/mol）²．

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．