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右表所示:

温度/℃	1 000	1 150	1 300
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=____，ΔH____(填“>”“<”或“=”)0． 

(2)在一个容积为10 L的密闭容器中，1 000 ℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0 mol，反应经过10 min后达到平衡．求该时间范围内反应的平均反应速率v(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

(4)1000℃时，某时刻CO₂和CO的物质的量浓度分别为0.2mol·L^-1和0.1mol·L^-1，则此时反应是否达到平衡_____（填“是”或“否”)，V(正）_____V（逆)(填“>”“<”或“=”)

Answer

c(CO2)/c(CO) < 0.006 mol·L-1·min-1 60% C 否 >

【解析】（1）根据已知化学方程式及平衡常数表示方法可得，K= ；化学平衡常数受温度影响，升高温度，对于放热反应，化学平衡常数减小，对于吸热反应，化学平衡常数增大，由表中数据可知，该反应为放热反应，故ΔH<0。

（2）设CO的平衡转化率为α(CO)，由已知，列三段式：

K= =，又因为1000℃时，K=4.0，解得: α(CO)= 60%；0~10min内v(CO2)= = 0.006 mol·L-1·min-1。

（3）提高CO的平衡转化率，应使平衡正向移动，但不能增大CO的用量，根据平衡移动原理分析如下：A、B两项，铁和氧化铁都是固体，减少Fe的量或增加Fe2O3的量，不影响平衡移动，CO的平衡转化率不变，故A、B均错误；C项，移出部分CO2，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故C正确；D项，该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，故D错误；E项，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E错误；F项，加入催化剂，只改变化学反应速率，不改变化学平衡状态，CO的平衡转化率不变，故F错误。综上，选C。

（4）1000℃时，某时刻CO2和CO的物质的量浓度分别为0.2mol·L-1和0.1mol·L-1，则此时Q== = 2 < K = 4.0，所以此时反应正在向右进行，故v(正)>v(逆)。

点睛：本题考查化学平衡的有关计算、化学反应速率计算、平衡常数、化学平衡的影响因素等，难度一般。掌握化学平衡常数的重要应用：①判断反应进行的程度，②通过K只受温度影响，判断反应的热效应，③通过Q与K比较来判断反应进行的方向，④结合“三段式”法计算物质的转化率。