试题与答案

高炉炼铁过程中发生的主要反应为:13Fe2O3(s)+CO(g)⇌23Fe(s)

题型:填空题

题目:

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).已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:

温度/℃100011501300
平衡常数4.03.73.5
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Fe2O3、CO各1.0mol,反应经过l0min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

(4)在1L的密闭容器中,1300℃条件,下列达平衡状态的是______.

ABCD
n(Fe2O30.3500.0270.0800.080
n(CO)0.0100.0100.0100.050
n(Fe)0.1000.0640.0800.080
n(CO20.0350.0880.0400.050

答案:

(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△H<0,

故答案为:

c(CO2)
c(CO)
;<;

(2)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

n
1-n
=4,解得n=0.8,

所以n(CO)=

0.8mol
10L
10min
=0.008 mol•L-1•min-1

CO的平衡转化率为

0.8mol
1mol
×100%=80%,

故答案为:0.008 mol•L-1•min-1;80%;

(3)A.铁是固体,减少Fe的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故A错误;

B.氧化铁是固体,增加Fe2O3的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故B错误;

C.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故C正确;

D.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D错误;

E.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E错误;

F.加入合适的催化剂,平衡不移动,故F错误;

故选C;

(4)A、浓度商Qc=

0.035mol
0.01mol
=3.5,等于平衡常数,故处于平衡状态,故A符合;

B、浓度商Qc=

0.88mol
0.01mol
=8.8,大于平衡常数3.5,故反应向逆反应进行,故B不符合;

C、浓度商Qc=

0.04mol
0.01mol
=4,大于平衡常数3.5,故反应向逆反应进行,故C不符合;

D、浓度商Qc=

0.05mol
0.05mol
=1,小于平衡常数3.5,故反应向正反应进行,故D不符合;

故选A.

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