(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/℃100011501300平衡常数4.03.73
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(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 |
答案
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。 |
举一反三
一定温度下,将 3 mol SO2和 1 mol O2 充入一定容密闭容器中,在催化剂存在下进行下列反应: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g);△H= -197 kJ/ mol,当达到平衡状态时,下列说法中正确的是( )A.生成 SO3为2 mol | B.SO2和 SO3 物质的量之和一定为 3 mol | C.放出 197 kJ 的热量 | D.SO2的物质的量和SO3 物质的量一定相等 |
|
在一定条件下,密闭容器中可发生可逆反应:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 。 下列说法中,表明这一反应已经达到化学平衡状态的是( )A.N2、H2、NH3的浓度相等 | B.N2、H2、NH3的浓度不再变化 | C.N2、H2、NH3在密闭容器中共存 | D.反应停止,正、逆反应速率都等于零 |
|
在一定温度下,可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)达到平衡的标志是 A.Z生成的速率与X生成的速率相等 | B.单位时间生成a mol X,同时生成3a mol Y | C.X、Y、Z的浓度不再变化 | D.X、Y、Z的分子数比为1∶3∶2 |
|
在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
| X
| Y
| Z
| 初始浓度/mol·L-1
| 0.1
| 0.2
| 0
| 平衡浓度/mol·L-1
| 0.05
| 0.05
| 0.1
| 下列说法错误的是: A.反应达到平衡时,X的转化率为50% B.反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数减小 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 |
在一定温度下的定容密闭容器中,当下列条件不再改变时,表明反应( )A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达到平衡状态的现象是 A. 混合气体的压强 B.混合气体的密度 C. 气体的总物质的量 D单位时间内生成n mol C的同时消耗2n molB |
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