Question

高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe₂O₃（s）+CO（g）=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=______，△H______0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反应经过10min后达到平衡．求该时间范围内反应的平均反应速率v（C0₂）=______、CO的平衡转化率=______：
（3）欲提高（2）中CO的平衡转化率，可采取的措施是______．
A．减少Fe的量     B．增加Fe₂₃的量     C．移出部分C0₂
D．提高反应温度    E．减小容器的容积    F．加入合适的催化剂．

Answer

（1）根据化学平衡常数的概念来书写表达式，并利用温度与化学平衡常数的关系来分析反应热；
（2）根据各物质的物质的量、化学平衡常数及三段法计算来平衡时的量，再计算反应速率及物质的转化率；
（3）根据影响化学平衡移动的因素可知，提高（2）中CO的平衡转化率则是分析能使平衡正向移动的措施来解答．
【解析】
（1）由平衡常数是指在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，
但需要注意但是固体和纯液体的浓度视为常数，不能出现在表达式中，则K=，又从表中数据可知随着温度的升高平衡常数逐渐减小，
则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，故答案为：；＜；
（2）设CO转化的物质的量为x，则
            Fe2O3（s）+CO（g）═Fe（s）+CO2（g）
起始量（mol）           1.0               1.0
转化的量（mol）          x                 x
平衡时的量（mol）      1.0-x             1.0+x
又在1000℃时K=4.0，则有=4.0，解得x=0.6，
C02的浓度变化量为：c（C02）==0.06mol/L，
则用二氧化碳表示的反应速率为=0.006mol/（L．mim），
CO的转化率为×100%=60%，
故答案为：0.006mol/（L．mim）；60%；
（3）若提高CO的平衡转化率，则化学平衡向正反应方向移动，
因Fe、Fe2O3都是固体，改变质量平衡不移动，故AB不选；
移出二氧化碳气体，减小生成物中气体的浓度，则平衡正向移动，故C选；
因反应为放热反应，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，故D不选；
因该反应前后气体的体积不变，则减小容器的容积，平衡不移动，故E不选；
因催化剂对平衡移动无影响，则加入合适的催化剂不能使平衡移动，故F不选；
故答案为：C．