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【题目】高炉炼铁过程中发生的主要反应为 Fe2O3(s)+CO(g)= Fe(s)+CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:

温度/℃

1000

1150

1300

平衡常数

4.0

3.7

3.5

请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= , △H0(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1.0mol,反应经过10min后达到平衡.求该时间范围内反应的平均反应速率v(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.

【答案】
(1);<
(2)0.006mol/(L?min);60%
(3)C
【解析】解:(1)由平衡常数是指在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,但需要注意但是固体和纯液体的浓度视为常数,不能出现在表达式中,则K= ,又从表中数据可知随着温度的升高平衡常数逐渐减小,则说明温度升高平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H<0,所以答案是: ;<;(2)设CO转化的物质的量为x,则

Fe2O3(s)+

CO(g)

Fe(s)+

CO2(g)

起始量(mol)

1.0

1.0

转化的量(mol)

x

x

平衡时的量(mol)

1.0﹣x

1.0+x

又在1000℃时K=4.0,则有 =4.0,解得x=0.6, CO2的浓度变化量为:c(CO2)= =0.06mol/L,则用二氧化碳表示的反应速率为 =0.006mol/(L.min),CO的转化率为 ×100%=60%,所以答案是:0.006mol/(L.min);60%;(3)若提高CO的平衡转化率,则化学平衡向正反应方向移动,因Fe、Fe2O3都是固体,改变质量平衡不移动,故AB不选;移出二氧化碳气体,减小生成物中气体的浓度,则平衡正向移动,故C选;因反应为放热反应,则升高温度,平衡向逆反应方向移动,故D不选;因该反应前后气体的体积不变,则减小容器的容积,平衡不移动,故E不选;因催化剂对平衡移动无影响,则加入合适的催化剂不能使平衡移动,故F不选;所以答案是:C.
【考点精析】掌握反应速率的定量表示方法和化学平衡状态本质及特征是解答本题的根本,需要知道反应速率的单位:mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t;化学平衡状态的特征:“等”即 V正=V逆>0;“动”即是动态平衡,平衡时反应仍在进行;“定”即反应混合物中各组分百分含量不变;“变”即条件改变,平衡被打破,并在新的条件下建立新的化学平衡;与途径无关,外界条件不变,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,都可建立同一平衡状态(等效).

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A

B

C

D

E

F

4molL1 H2SO4/mL

30

V1

V2

V3

V4

V5

饱和CuSO4溶液/mL

0

0.5

2.5

5

V6

20

H2O/mL

V7

V8

V9

V10

10

0

①请完成此实验设计,其中:V1= , V6= , V9=
②反应一段时间后,实验A中的金属呈色,实验E中的金属呈色;
③该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高.但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降.请分析氢气生成速率下降的主要原因
(2)在100℃和200kPa的条件下,反应aA(g)bB(g)+cC(g)建立平衡后,在不加入任何物质的条件下逐步增大体系的压强(维持温度不变),下表列出的不同压强下反应建立平衡时物质B的浓度.

压强(kPa)

200

500

1 000

B的浓度(molL1

0.04

0.1

0.27

根据表中的数据,回答下列问题:
①压强从200kPa增加到500kPa时,平衡移动(填“正向”“逆向”或“不”),理由是
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