Question

高炉炼铁过程中发生的主要反应为1/3Fe₂O_3(s) + CO_(g)  2/3Fe_(s) + CO_2(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Fe₂0₃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

⑴    K=c(CO2)/c(CO)    <     ⑵    0．006mol/(L·min)     60℅        ⑶ C

【解析】

试题分析：（1）根据化学平衡常数的定义可知：K=c(CO2)/c(CO)。由于温度升高化学平衡常数。说明升高温度，平衡向逆反应方向移动。逆反应是吸热反应，该反应的正反应为放热反应 △H<0；

（2） 1/3Fe2O3(s) + CO(g)   2/3Fe(s) + CO2(g)

起： 1 mol       1 mol       1 mol    1 mol

变： 1/3x        x           2/3x      x

终： 1 mol- 1/3x   1 mol- x   1 mol+ 2/3x   1 mol+ x

平衡常数只与温度有关，且已知1000℃时 K=4．0

即：K=c(CO2)/c(CO)= 解得：x = 0．6 mol 则υ(CO2)= 0．6 mol/ (10L·l0 min) = 0．006 mol/ (L·min)

CO的平衡转化率= ℅ = 60℅

（3）因Fe和Fe2O3为固体，对平衡没有影响所以A、B错误；C中CO2为气体生成物，减少生成物浓度平衡向正反应方向移动，故C正确；升高温度平衡向吸热反应方向移动。对于该反应来说是向逆反应方向移动，CO的平衡转化率降低。D错误；因为该反应是前后气体相等的可逆反应。所以减小容器的容积也就是增大压强。化学平衡不发生移动。CO的平衡转化率不变。E错误；催化剂只改变化学反应速率而不影响平衡的移动，故F错误。

考点：考查化学平衡常数、化学反应速率的计算及外界条件对反应物的转化率的影响的知识。