Question

高炉炼铁过程中发生的主要反应为：1/3Fe₂O₃(s)+ CO(g)   2/3Fe(s)+CO₂(g)

已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：

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1.0 mol，反应经过l0 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO₂)= _____________、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Fe₂O₃的量          C移出部分CO₂

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），＜；（2）0.006mol·L-1·min-1， 60%；（3）C。

【解析】

试题分析：（1）根据化学平衡常数的定义，则K=c(CO2)/c(CO)，化学平衡常数只受温度的影响，根据表格数据，随着温度升高，化学平衡常数减小，随着温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，说明正反应为放热反应，即△H<0；

（2）1000℃时，化学平衡常数为4.0，按照题目中所给物质的量投入，此时的浓度商为1<4，说明反应向正反应方向移动，设反应过程中消耗CO为xmol，则达到平衡时c(CO2)=（1+ x）/10mol·L－1，c(CO)=(1－x)/10mol·L－1，代入化学平衡常数表达式，解的x=0.6mol，v(CO2)=0.6/(10×10)mol/(L·min)=0.006 mol/(L·min)，CO的转化率=0.6/1×100%=60%；

（3）Fe、Fe2O3状态是固体，固体的浓度视为常数，因此改变Fe、Fe2O3的量，平衡不移动，故A、B错误；C、移出CO2，降低生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，故正确；D、此反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低，故错误；E、减小容器的容积，增大压强，因为反应前后气体系数之和相等，因此平衡不移动，故错误；F、催化剂对化学平衡无影响，故错误。

考点：考查化学平衡的计算、勒夏特列原理、化学反应速率的计算等知识。