Question

工业炼铁过程中涉及到的主要反应有：

①      

②    

③  

④   

回答下列问题：

(1)________。

(2)时，向容积为的恒容密闭容器中加入和发生反应③，5min时达到平衡，平衡时测得混合气体中的体积分数为80%，则0~5min内反应的平均速率________，该温度下反应的平衡常数为________，下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是________(填标号)。

A.固体的物质的量不再变化

B.体系的压强保持不变

C.混合气体的平均摩尔质量保持不变

D.单位时间内消耗和生成的物质的量相等

(3)一定条件下进行反应③，正向反应速率与时间的关系如图所示，时刻改变了一个外界条件，可能是________。

(4)向密闭容器中加入足量的、和一定量的、，在和下，反应③体系中和的分压随时间变化的关系如图所示(已知温度：)

时，随时间变化关系的曲线是________，时，随时间变化关系的曲线是________。向时已经达到平衡状态的反应③体系中再充入一定量的，再次达到平衡时，与的物质的量之比为________。

Answer

-28 0.048 64 AC 恒压条件下充入一定量 a c 1:7

【解析】

(1)根据盖斯定律进行ΔH3的计算；

(2)根据题干信息，列三段式求出CO转化的物质的量，从而求出0~5min内的平均反应速率和平衡常数，根据分析“变量”来判断是否能够作为反应达到平衡的标志；

(3)结合化学反应速率和平衡移动的影响因素进行分析解答；

(4)结合第(2)中的平衡常数，根据CO和CO2的浓度比通过阿伏伽德罗定律得出三个温度下的大小关系，从而结合图像分析得出代表曲线，在根据温度不变，平衡常数不变求出比值。

(1)由题干信息分析可得，反应③可通过反应(④-②×3)得到，根据盖斯定律，ΔH3=(ΔH4-3ΔH2)=(460-3×172)=-28kJ·mol-1，故答案为：-28；

(2)T1时，向容积为10L的恒容密闭容器中加入3molFe2O3和3molCO发生反应③，平衡时测得混合气体中CO2的体积分数为80%，设CO转化了x mol，列三段式有：

则，解得x=2.4mol，因此0~5min内反应的平均速率，该温度下的平衡常数；

A．由化学反应方程式可知，反应中固体的物质的量为一个变量，当固体的物质的量不再发生改变时，可以说明反应达到了平衡，A选项正确；

B．恒温恒容时，由阿伏伽德罗定律PV=nRT可知，体系的压强与气体的物质的量成正比，因为反应中气体的物质的量始终保持不变，所以体系压强始终不变，故体系的压强保持不变不能说明反应达到了平衡，B选项错误；

C．混合气体的平均摩尔质量=混合气体的总质量÷混合气体的物质的量，反应前后混合气体的总质量增加，总物质的量不变，则混合气体的平均摩尔质量为一个变量，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，可以说明反应达到了平衡，C选项正确；

D．单位时间内消耗CO和生成CO2都是正反应方向，不能说明反应达到了平衡，D选项错误；

答案选AC，故答案为：0.048；64；AC；

(3)由于该反应是一个反应前后气体体积不变的且正反应是放热的反应，根据图像变化趋势可知，在t2时v正减小，且重新平衡时等于原平衡的v正，平衡不移动，则改变的条件可能是在恒压条件下充入一定量的CO2气体，故答案为：在恒压条件下充入一定量的CO2气体；

(4)由(2)知，T1时，反应③的平衡常数，因为T1>T2>T3，所以T2、T3时，反应达到平衡后K3>K2>K，则达到平衡后，T3时的>T2时的，故曲线a表示T2时P(CO2)随时间变化的关系曲线，曲线d表示T2时P(CO)随时间变化的关系曲线，曲线b表示T3时P(CO2)随时间变化的关系曲线，曲线c表示T3时P(CO)随时间变化的关系曲线，由于温度不变，平衡常数不变，故向T3时已经达到平衡状态的反应③体系中再充入一定量的CO，再次达到平衡时，CO与CO2的物质的量之比仍为1:7，故答案为：a；c；1:7。