Question

高炉炼铁过程中发生的主要反应为：

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）+Q已知该反应在不同温度下的平衡常数如表所示：

温度/℃	1000	1115	1300
平衡常数	4.0	3.7	3.5

（1）该反应的平衡常数表达式K=

 

；Q

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是

 

；
A．提高反应温度   B．移出部分CO₂ C．加入合适的催化剂   D．减小容器的容积
（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此时v_正

 

v_逆（填“等于”、“大于”或“小于”）．经过l0min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率v（CO₂）=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写，注意固体、纯液体的浓度为常数，不需要写固体、纯液体；由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，故升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应；
（2）提高CO的平衡转化率，应使平衡向正反应移动，但不能增大CO的用量，结合选项根据平衡移动原理分析；
（3）依据浓度商计算和平衡常数比较分析平衡移动方向；令平衡时CO的物质的量变化为nmol，利用三段式表示出平衡时CO、CO₂的物质的量，化学计量数都是1，利用物质的量代替浓度代入平衡常数计算n的值，进而计算CO₂的浓度变化量，利用v=

△c

△t

计算v（CO₂）．

解答： 解：（1）反应

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）的平衡常数k=

C(CO2)

C(CO)

，由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，故升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应，即Q＞0，
故答案为：

C(CO2)

C(CO)

；＞；
（2）A．该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应移动，CO的平衡转化率降低，故A错误；
B．移出部分CO₂，平衡向正反应移动，CO的平衡转化率增大，故B正确；
C．加入合适的催化剂，平衡不移动，故C错误；
D．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D错误；
故答案为：B；
（3）依据浓度商Q=1＜K=4，说明反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；
令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：
    

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
开始（mol）：1                 0
变化（mol）：n                  n
平衡（mol）：1-n                n
所以K=

n

1-n

=4，
解得n=0.8，
所以υ（CO₂）=

0.8mol 10L

10min

=0.008 mol?L^-1?min^-1，
故答案为：大于；0.008 mol/（L?min）．

点评：本题考查化学平衡的有关计算、化学反应速率计算、平衡常数等，难度中等，注意掌握化学平衡常数的应用：1、用来判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、用来计算物质的转化率．题目难度中等．