Question

【题目】根据要求回答下列有关问题。
（1）高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H=-28.5kJ/mol，冶炼铁反应的平衡常数表达式K= ， 温度升高后，K 值（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）已知：①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) H1= +489.0kJ/mol
②Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H2= -28.5kJ/mol
③C（石墨）+ CO2(g) = 2CO(g） H3= akJ/mol ,
则a=kJ/mol。
（3）在T℃时，反应Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器中，按下表所示加入物质，经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
始态mol	1.0	1.0	1.0	1.0

①平衡时CO 的转化率为。
②下列情况标志反应达到平衡状态的是（填字母）。
a．容器内气体密度保持不变
b．容器内气体压强保持不变
c．CO的消耗速率和CO2的生成速率相等

Answer 1

【答案】
（1）K= c（CO2）3 /c（CO）3；减小
（2）+172.5
（3）60%；a
【解析】（1）根据平衡常数的概念，由于固体物质或纯液体的浓度是常数，不能写入表达式，则高炉炼铁的平衡常数K=c3(CO2)/c3(CO)；升高温度，平衡向吸热的方向移动，结合方程式：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H=-28.5kJ/mol，即平衡向左移动，故平衡常数减小；（2）根据盖斯定律：(①－②)÷3=(△H1 －△H2)÷3= +172.5 kJ/mol；（3）①起始时甲容器中c3(CO2)/c3(CO)=1.03/1.03=1<64，说明该反应一定从正反应方向开始进行，反应物浓度减小，生成物浓度增大，直到达到新的平衡，设CO的平衡转化率为x，则：

	Fe2O3(s) +	3CO(g) 2Fe(s) +	3CO2(g)
起始（mol/L）		0.5	0.5
转化（mol/L）		0.5x	0.5x
平衡（mol/L）		0.5-0.5x	0.5-0.5x

K=c3(CO2)/c3(CO)="(" 0.5+0.5x) 3/(0.5－0.5x)3=64 ( 1+x) 3/(1－x)3=64，则( 1+x)/(1－x)=4，1+x=4－4x，5x=3，x=0.6或60% ②混合气体的密度=混合气体的总质量/容器的容积，由于反应物和生成物中都有固体物质参加，且平衡前混合气体的总质量会增大，只有平衡时混合气体的总质量才保持不变，密度才不变，a正确；正反应是气态物质体积保持不变的反应，则反应前后气态物质的物质的量保持不变，则平衡前后气体的压强不变，b错误；CO的消耗速率和CO2的生成速率均为正反应速率，c错误。
（1）固体物质或纯液体的浓度是常数，不能写入K表达式；方程式：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H=-28.5kJ/mol，属放热反应，升高温度，平衡向吸热的方向（向左）移动，平衡常数K减小
（2）根据盖斯定律解题
（3）①平衡常数K=c3(CO2)/c3(CO)，计算开始阶段c3(CO2)/c3(CO)的值与K=64进行比较判断出反应向正反应反向进行，再依据方程式解题（三段式）②依据判断平衡方法解题：1、V正=V逆，2、浓度保持不变3、其它物理量发应前后发生改变，则不变时平衡