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【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

【答案】 K= c(CO23 /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:(②)÷3=(H1H2)÷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=0.660%
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。

練習冊系列答案
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(3)上述生產工藝的優點是質量好、成本低,但從環保角度考慮該工藝生產存在明顯的缺點是______________________________________________________

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同步練習冊答案
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