Question

铁是当代社会中用量最大的金属之一。磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，发生的主要反应为：Fe₃O₄（s）+4CO3Fe（s）+4CO₂

（1）已知：①Fe₃O₄（s）+4C（石墨）3Fe（s）+4CO（g）   ΔH=+646.0 kJ/mol

②C（石墨）+CO₂（g）2CO（g）    ΔH=+172.5 kJ/mol

由Fe₃O₄（s）与CO反应生成Fe（s）的热化学方程式是                           。

（2）T℃时，在 2L恒容密闭容器中，加入Fe₃O₄、CO各1.0 mol ，10 min反应达到平衡时，容器中CO₂的浓度是0.4 mol /L。

①能证明该反应达到化学平衡的是                       （选填字母）。

a．容器内压强不再变化

b．容器内CO、CO₂物质的量比为1 : 1

c．容器内气体的质量不再变化

d．生成CO₂的速率与消耗CO的速率相等

②CO的平衡转化率是                      。

③l0 min内，反应的平均反应速率v (CO₂)=                           。

④欲提高该反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是               （选填字母）。

a．提高反应温度              b．移出部分CO₂

c．加入合适的催化剂          d．减小容器的容积

⑤T℃时，该反应的平衡常数K=                      。

Answer

（1）Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g） △H= - 44.0kJ/mol

（2）①c ② 80%

③ 0.04mol·L－1·min－1 （ 单位不写或者错误全扣）

④ b ⑤ 256

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，①-②×4得

Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g）△H= - 44.0kJ/mol；

（2）①a．反应两边气体的化学计量数相等，反应中压强始终不变，所以压强无法判断是否达到了平衡状态，错误；b．容器内CO、CO2物质的量比为1 : 1，并不能说明达到平衡状态，错误；c．由于Fe3O4和Fe是固体，反应两边气体的质量不相等，气体的质量不再变化时，达到平衡状态，正确；d．生成CO2的速率与消耗CO的速率都是正反应速率，错误；答案选c；②2L恒容密闭容器中，CO 1.0 mol 即0.5 mol /L，达到平衡时，容器中CO2的浓度是0.4 mol /L，所以平衡时CO的浓度是0.1 mol /L，CO的平衡转化率是0.4/0.5=80%；③l0 min内，反应的平均反应速率v (CO2)=0.4/10=0.04mol·L－1·min－1；④a．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，错误；b．移出部分CO2，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，正确；c．加入催化剂会同等程度的增大正逆反应速率，错误；d．减小容器的容积，相当于加压，平衡不移动，错误；答案选b；⑤T℃时，该反应的平衡常数K=0.44/0.14=256

考点：热化学方程式，平衡移动的影响因素