Question

【題目】根據要求回答下列有關問題。

(1)高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發生的主要反應為：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=-28.5kJ/mol，冶煉鐵反應的平衡常數表達式K=____________，溫度升高后，K 值________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

(2)已知：①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) H1= +489.0kJ/mol

②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H2= -28.5kJ/mol

③C（石墨）+ CO2(g) = 2CO(g） H3= akJ/mol ,

則a=__________kJ/mol。

(3)在T℃時，反應Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常數K=64，在2L恒容密閉容器中，按下表所示加入物質，經過一段時間后達到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
始態mol	1.0	1.0	1.0	1.0

①平衡時CO 的轉化率為_______。

②下列情況標志反應達到平衡狀態的是________（填字母）。

a．容器內氣體密度保持不變

b．容器內氣體壓強保持不變

c．CO的消耗速率和CO2的生成速率相等

Answer 1

【答案】 K= c（CO2）3 /c（CO）3 減小 +172.5 60% a

【解析】（1）根據平衡常數的概念，由于固體物質或純液體的濃度是常數，不能寫入表達式，則高爐煉鐵的平衡常數K=c3(CO2)/c3(CO)；升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，結合方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=-28.5kJ/mol，即平衡向左移動，故平衡常數減小；（2）根據蓋斯定律：(①－②)÷3=(△H1－△H2)÷3= +172.5 kJ/mol；（3）①起始時甲容器中c3(CO2)/c3(CO)=1.03/1.03=1<64，說明該反應一定從正反應方向開始進行，反應物濃度減小，生成物濃度增大，直到達到新的平衡，設CO的平衡轉化率為x，則：
Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)
起始濃度/ mol·L－1 0.5 0.5
變化濃度/ mol·L－1 0.5x 0.5x
平衡濃度/ mol·L－1 0.5－0.5x 0.5+0.5x
K=c3(CO2)/c3(CO)="(" 0.5+0.5x)3/(0.5－0.5x)3=64
( 1+x)3/(1－x)3=64，則( 1+x)/(1－x)=4，1+x=4－4x，5x=3，x=0.6或60%
②混合氣體的密度=混合氣體的總質量/容器的容積，由于反應物和生成物中都有固體物質參加，且平衡前混合氣體的總質量會增大，只有平衡時混合氣體的總質量才保持不變，密度才不變，a正確；正反應是氣態物質體積保持不變的反應，則反應前后氣態物質的物質的量保持不變，則平衡前后氣體的壓強不變，b錯誤；CO的消耗速率和CO2的生成速率均為正反應速率，c錯誤。