Question

16．I．高炉炼铁的主要反应为Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．已知该反应的△H＜0，在1000℃时，K=64．在1000℃的条件下，在容积10L的密闭容器中，加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0moI，反应经10min后达到平衡．
（1）该时间范围内的平均反应速率v（CO₂）=0.006mol/（L•min）
（2）CO的转化率60%．
（3）欲提高CO的平衡转化率，可采取的措施是D．
A．减少Fe的量            B．增加Fe₂O₃的量
C．升高反应温度        D．移出部分CO₂
E．使用合适的催化剂    F．减少容器的容积
Ⅱ．已知化学反应：
①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），平衡常数为K₁
②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g），平衡常数为K₂．
在温度973K和1173K情况下，K₁、K₂的值分别如下：

温度	K1	K2
973K	1.47	2.38
1173K	2.15	1.67

（4）通过表格中的数值可以推断：反应①的△H＞ 0．（填“＞”“＜”）
（5）现有反应③：该反应的平衡常数的数学表达式K₃=$\frac{c（CO）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}$．
（6）根据反应①和②可以推导出K₁、K₂与K₃之间的关系式，K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$．据此关系式和上表数据，也能推断出反应③的△H＞0（填“＞”“＜”）．

Answer 1

分析 （1）该条件下浓度商=$\frac{1．{0}^{3}}{1．{0}^{3}}$=1.0＜64，平衡正向移动，
设参加反应的二氧化碳物质的量为xmol，则反应达到平衡状态时参加反应的n（CO）=n（CO₂）=xmol，平衡时c（CO）=$\frac{1-x}{10}$mol/L、c（CO₂）=$\frac{1+x}{10}$mol/L，K=（$\frac{\frac{1+x}{10}}{\frac{1-x}{10}}$）³=64，x=0.6，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算二氧化碳平均反应速率；
（2）参加反应的n（CO）=0.6mol，CO转化率=$\frac{参加反应的n（CO）}{反应初始n（CO）}$×100%；   
（3）该反应的正反应是放热反应，要提高CO转化率应该使平衡正向移动但不能通过增大CO浓度来实现；
（4）升高温度平衡向吸热方向移动，根据化学平衡常数确定反应热；
（5）将方程式①-②得方程式③，化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
（6）化学方程式相减，化学平衡常数相除；根据温度和化学平衡常数关系确定反应热．

解答 解：（1）该条件下浓度商=$\frac{1．{0}^{3}}{1．{0}^{3}}$=1.0＜64，平衡正向移动，
设参加反应的二氧化碳物质的量为xmol，则反应达到平衡状态时参加反应的n（CO）=n（CO₂）=xmol，平衡时c（CO）=$\frac{1-x}{10}$mol/L、c（CO₂）=$\frac{1+x}{10}$mol/L，K=（$\frac{\frac{1+x}{10}}{\frac{1-x}{10}}$）³=64，x=0.6，v（CO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{10min}$=0.006mol/（L．min）；
故答案为：0.006；
（2）参加反应的n（CO）=0.6mol，CO转化率=$\frac{参加反应的n（CO）}{反应初始n（CO）}$×100%=$\frac{0.6mol}{1.0mol}$×100%=60%，
故答案为：60%；
（3）A．Fe是固体，Fe的多少不影响平衡移动，所以减少Fe的量不影响平衡移动，则不能提高CO转化率，故错误；           
B．氧化铁是固体，增加Fe₂O₃的量不影响平衡移动，则不能提高CO转化率，故错误；
C．该反应的正反应是放热反应，升高反应温度平衡逆向移动，CO转化率降低，故错误；       
D．移出部分CO₂，二氧化碳浓度降低，平衡正向移动，提高CO转化率，故正确；
故选D；
（4）升高温度化学平衡常数增大，说明正反应是吸热反应，则△H＞0，
故答案为：＞；
（5）将方程式①-②得方程式③为H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g），化学平衡常数K=$\frac{c（CO）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{c（CO）．c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}$；
（6）化学方程式相减化学平衡常数相除，则K₃=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，973K时$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{1.47}{2.38}$=0.62、1173K时$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$=$\frac{2.15}{1.67}$=1.29》0.62，升高温度化学平衡常数增大，则正反应是吸热反应，△H＞0，
故答案为：$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；＞．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，涉及化学平衡常数与温度关系、化学平衡计算、化学平衡影响因素等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，注意：固体或纯液体不影响平衡移动，题目难度不大．