Question

8．高炉炼铁过程中发生的主要反应为$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	4.0	3.7	3.5

请回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，由于随着温度升高，平衡常数减小，所以正反应是放热反应（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C；
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）=0.24mol•（L•min）^-1、CO的平衡转化率=60%．

Answer 1

分析 （1）K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，纯固体不能列入表达式中；随着温度升高，平衡常数减小，可知升高温度，平衡逆向移动；
（2）提高反应中CO的平衡转化率，可改变条件，平衡正向移动，但不能加CO；
（3）1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各2.0mol，反应经过5min后达到平衡，由表格数据可知K=4.0，则
        $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（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
结合K计算．

解答 解：（1）K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，纯固体不能列入表达式中，则K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；随着温度升高，平衡常数减小，可知升高温度，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，
故答案为：$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；放；     
（2）A．减少Fe的量，平衡不移动，故A不选；         
B．增加Fe₂O₃的量，平衡不移动，故B不选；        
C．移出部分CO₂，平衡正向移动，CO的转化率提高，故C选；
D．加入合适的催化剂，平衡不移动，故D不选；    
E．增大容器的容积，平衡不移动，故E不选；
故答案为：C；
（3）设CO转化的物质的量为x，则
       $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（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$\frac{2.0+x}{2.0-x}$=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$\frac{1.2mol}{5min}$=0.24 mol•（L•min ）^-1，
CO的转化率为$\frac{1.2mol}{2mol}$×100%=60%，
故答案为：0.24 mol•（L•min ）^-1；60%．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡常数的计算、平衡影响因素、三段法计算格式为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度不大．