Question

铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用．请回答下列问题：

（一）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   1115   1300

平衡常数 4.0     3.7    3.5

（1）该反应的平衡常数表达式K=      ；△H      0（填“＞”、“＜”或“=”）．

（2）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是      ．

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

（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此时υ_正      υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．经过10min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO₂）=      ．

（二）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．

（4）一定条件下Fe（OH）₃与KClO在KOH溶液中反应可制得K₂FeO₄，其中反应的氧化剂是      ；生成0.5mol K₂FeO₄转移电子的物质的量是      mol．

Answer

（1）K=；△H＜0

（2）B

（3）＞；υ（CO2）= 0.008 mol/（L•min）

（4）KClO； 1.5 mol

【解析】

试题分析：（1）Fe2O3（s）+CO（g） Fe（s）+CO2（g）的平衡常数k=，由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，故升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应，即△H＜0。（2）A．该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应移动，CO的平衡转化率降低，故A错误；B．移出部分CO2，平衡向正反应移动，CO的平衡转化率增大，故B正确；C．加入合适的催化剂，平衡不移动，，故C错误；D．反应前后气体的物质的量不变，减小容器的容积，增大压强平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故D错误； （3）计算浓度商为1，比平衡常数小，则说明反应正向进行，则正反应速率大于逆反应速率。Fe2O3（s）+CO（g） Fe（s）+CO2（g）

起始浓度 0.1 0

改变浓度 x x

平衡浓度 0.1-x x

则有x/(0.1-x)=4 解x=0.08mol/L，则二氧化碳的反应速率=0.08/10=0.008 mol/（L•min）。（4）铁元素的化合价从+3价升高到+6价，所以氢氧化铁为还原剂，次氯酸钾为氧化剂，生成0.5摩尔高铁酸钾，转移0.5×3=1.5mol电子。

考点：平衡常数的计算，化学平衡计算，氧化还原反应