题目内容
9.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g).已知该反应在不同温度下的平衡常数列于表中:| 温度/℃ | 1000 | 1150 | 1300 |
| 平衡常数 | 64.0 | 50.653 | 42.875 |
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe2O3、CO各1.0mol,反应经过l0min后达到平衡.求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=0.008mol•L-1•min-1;平衡时,c(CO)=0.02mol/L.
(3)欲提高(2)中CO的反应速率,可采取的措施是DEF.
A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量 C.移出部分CO2
D.提高反应温度 E.减小容器的体积 F.加入合适的催化剂
(4)在1L的密闭容器中,1300℃条件,下列达平衡状态的是A.
| A | B | C | D | |
| n(Fe2O3) | 0.350 | 0.027 | 0.080 | 0.080 |
| n(CO) | 0.010 | 0.010 | 0.010 | 0.050 |
| n(Fe) | 0.100 | 0.064 | 0.080 | 0.080 |
| n(CO2) | 0.035 | 0.088 | 0.040 | 0.050 |
分析 (1)化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值,据此书写,注意固体、纯液体的浓度为常数,不需要写固体、纯液体;
(2)令平衡时CO的物质的量变化为nmol,利用三段式表示出平衡时CO、CO2的物质的量,化学计量数都是1,利用物质的量代替浓度代入平衡常数计算n的值,进而计算CO的浓度变化量,利用v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CO),再利用转化率定义计算CO的转化率;
(3)提高CO的反应速率,可以升温、加压、使用催化剂,据此分析;
(4)化学计量数都是1,利用物质的量代替浓度计算各状态的浓度商Qc,与平衡常数比较,据此判断;
(5)根据金属生锈的条件以及原电池和电解池的工作原理知识来回答判断.
解答 解:(1)反应Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数k=$\frac{[C{O}_{2}]^{3}}{[CO]^{3}}$,
故答案为:$\frac{[C{O}_{2}]^{3}}{[CO]^{3}}$;
(2)令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则
Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
开始(mol):1 0
变化(mol):n n
平衡(mol):1-n n
所以$\frac{{n}^{3}}{(1-n)^{3}}$=64,解得n=0.8,
所以n(CO)=$\frac{\frac{0.8mol}{10L}}{10min}$=0.008 mol•L-1•min-1,
CO的平衡浓度为 0.02mol/L,
故答案为:0.008 mol•L-1•min-1; 0.02mol/L;
(3)A.铁是固体,减少Fe的量,不影响反应速率,故A错误;
B.氧化铁是固体,增加Fe2O3的量,不影响反应速率,故B错误;
C.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的反应速率逐渐减慢,故C错误;
D.升温,正逆反应速率都增大,故D正确;
E.减小容器的容积,增大压强反应速率加快,故E正确;
F.加入合适的催化剂,反应速率加快,故F正确;
故答案为:DEF;
(4)A、浓度商Qc=$\frac{0.03{5}^{3}}{0.0{1}^{3}}$=42.875,等于平衡常数,故处于平衡状态,故A符合;
B、浓度商Qc=$\frac{0.8{8}^{3}}{0.0{1}^{3}}$=681472,大于平衡常数42.875,故反应向逆反应进行,故B不符合;
C、浓度商Qc=$\frac{0.0{4}^{3}}{0.0{1}^{3}}$=64,大于平衡常数42.875,故反应向逆反应进行,故C不符合;
D、浓度商Qc=$\frac{0.0{5}^{3}}{0.0{5}^{3}}$=1,小于平衡常数42.875,故反应向正反应进行,故D不符合;
故答案为:A;
(5)B装置中,金属铁做原电池的正极,被保护,不易生锈,D装置中,金属铁作阴极,被保护起来,C装置具备金属生锈的条件,A装置中,金属铁是原电池的负极,易被腐蚀,
故答案为:BD.
点评 本题考查化学平衡的有关计算、化学反应速率计算、平衡常数、金属腐蚀等,难度中等,注意掌握化学平衡常数的应用:1、用来判断反应进行的程度,2、判断反应的热效应,3、判断反应进行的方向,4、用来计算物质的转化率.
| A. | 苯的溴代反应 | B. | 苯的硝化反应 | C. | D. | 制取乙烯 |
| A. | 甲烷、辛醛 | B. | 乙醇、苯乙烯 | C. | 乙酸乙酯、甲酸 | D. | 丙炔、苯 |
| A. | 该反应是取代反应 | |
| B. | 苯酚和羟基扁桃酸不是同系物 | |
| C. | 乙醛酸能使酸性KMnO4溶液褪色 | |
| D. | 1 mol羟基扁桃酸能与2 mol NaOH反应 |
| A. | 把铁块换成铁粉 | |
| B. | 将容器的体积压缩至原体积的一半 | |
| C. | 若保持压强不变,充入氮气使容器的体积增大 | |
| D. | 若保持体积不变,充入氮气使容器内的压强增大 |
①蒸馏 ②过滤 ③静置分液 ④萃取 ⑤通入过量的CO2 ⑥加入足量金属钠 ⑦加足量的NaOH溶液 ⑧加足量浓Br2水 ⑨加入乙酸与浓H2SO4混合液并加热.
| A. | ⑥⑤④③ | B. | ⑦①⑤③ | C. | ⑧②⑤③ | D. | ⑨①⑤③ |
| A. | 稀硝酸与CuO反应 | B. | 稀硝酸与NaOH 溶液反应 | ||
| C. | 浓硝酸与灼热的碳反应 | D. | 浓硝酸与铜反应 |