Question

炼铁高炉中的原理如下：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K=

 

（2）CO的转化率（α）在不同温度下随反应时间（t）的变化如图a，由此图可得出：

①温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是

 

②该反应的△H

 

0 （填“＜”、“=”或“＞”）．
（3）600℃时，在体积为1L的密闭容器中，投入0.20mol CO和足量Fe₂O₃，反应过程中CO、CO₂物质的量变化如图b．
①在相同条件下，往相同容器中投入等量CO、CO₂及足量的Fe₂O₃、Fe，此时反应向

 

（填写“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“已达到平衡状态”）．经过一段时间的反应，下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是

 

．
A．容器内压强一定              B．容器内气体的密度一定
C．v_正（CO）：v_逆（CO₂）=1：1    D．容器内气体的质量一定
②据图b判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是

 

（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是

 

（填写编号）．
A．加了催化剂  B．缩小容器体积    C．通入一定量He．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式；
（2）依据图象分析，用“定一议二”的方法分析判断；
（3）①依据图象变化计算600°C的平衡常数，结合加入量计算浓度商和 平衡常数比较判断反应进行的方向；结合反应特征达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变分析选项；
②反应进行至20min时一氧化碳突然增大0.02mol，此时二氧化碳不变，随反应进行一氧化碳减小，二氧化碳增大，最后达到平衡状态，说明平衡正向进行；10min到15min的曲线变化斜率增大但最后达到平衡状态，反应是气体体积不变的反应，速率增大说明改变的是加入催化剂，或增大压强．

解答： 解：（1）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g），依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式K=

c3(CO2)

c3(CO)

；
故答案为：

c3(CO2)

c3(CO)

；
（2）①图象变化曲线说明温度越高反应达到平衡的时间越短，所以升温加快反应速率，温度越高一氧化碳转化率越大，说明升温平衡正向进行；
故答案为：温度升高反应速率增大，平衡正向进行；
②温度越高一氧化碳转化率越大，说明升温平衡正向进行，正反应是吸热反应，△H＞0；
故答案为：＞；
（3）①600℃时，在体积为1L的密闭容器中，投入0.20mol CO和足量Fe₂O₃，反应过程中CO、CO₂物质的量变化如图b，平衡状态一氧化碳n（CO）=0.16mol，n（CO₂）=0.04mol，
       Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）      0.20              0
变化量（mol）      0.04             0.04
平衡量（mol）      0.16              0.04
反应前后气体物质的量不变，用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数K=

0.043

0.163

=

1

64

；
在相同条件下，往相同容器中投入等量CO、CO₂及足量的Fe₂O₃、Fe，Q=1＞K，说明平衡逆向进行；达到平衡状态
A．反应过程中和平衡状态下气体物质的量不变，压强之比等于物质的量之比，容器内压强一定，不能说明费用达到平衡状态，故A错误；            
B．反应前后气体质量发生变化，体积不变，容器内气体的密度一定，说明费用达到平衡状态，故B正确；
C．反应速率之比等于化学方程式系数之比，是正反应速率之比，v_正（CO）：v_逆（CO₂）=1：1，说明二氧化碳正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故C正确；    
D．反应前后气体质量分数变化，容器内气体的质量一定，说明费用达到平衡状态，故D正确；
故答案为：向逆反应方向；BCD；
②据图b判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是一氧化碳突然增大0.02mol，此时二氧化碳不变，随反应进行一氧化碳减小，二氧化碳增大，最后达到平衡状态，说明平衡正向进行；10min到15min的曲线变化斜率增大但最后达到平衡状态，反应是气体体积不变的反应，速率增大说明改变的是加入催化剂，或增大压强，所以AB正确；
故答案为：通入0.02molCO；AB．

点评：本题考查了化学平衡常数影响因素和计算应用，图象变化的分析判断、平衡标志的分析判断是关键，题目难度中等．