Question

（10分）高炉炼铁过程中发生的主要反应为：1/3Fe₂O₃(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO₂(g)

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	4.0	3.7	3.5

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后达到平衡。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Fe₂O₃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

⑴c(CO2)/ c(CO)（2分）＜（2分）

⑵6×10－3mol/(L·min)(2分)    60%（2分）   ⑶c（2分）

【解析】（1）平衡常数是指在一定条件下的可逆反应中，当达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物难得的幂之积的比值，所以其表达式为K＝c(CO2)/ c(CO)。根据有关数据可知，温度越高平衡常数越小，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应。

（2）设平衡时CO的物质的量浓度是x，则消耗CO的浓度是0.1－x，生成CO2也是0.1－x，平衡是CO2就是0.1－x＋0.1＝0.2－x。根据平衡常数可知           ，解得x＝0.04mol/L，所以消耗CO是0.1mol/L－0.04mol/L＝0.06mol/L，则其转化率是0.06÷0.1×1005=60%。CO2的反应速率是0.06mol/L÷10min＝6×10－3mol/(L·min)。

（3）固体质量的变化，不影响平衡状态，AB不正确。C是解得生成物浓度，平衡向正反应方向移动，转化率增大。正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，转化率降低。反应前后体积不变，改变压强，平衡不移动。同样催化剂也不能影响平衡状态，所以正确的答案是C。