Question

【題目】金屬鐵用途廣泛,高爐煉鐵的總反應為:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),請回答下列問題:

（1）一定溫度下,在體積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應,可以判斷該反應已經達到平衡的是___________

A.密閉容器中總壓強不變

B.密閉容器中混合氣體的平均摩爾質量不變

C.密閉容器中混合氣體的密度不變

D.c(CO)=c(CO2)

E.Fe2O3的質量不再變化

（2）一定溫度下,上述反應的化學平衡常數為3.0,該溫度下將4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容積為2L的密閉容器中,此時反應將向________________反應方向進行(填“正”或“逆”或“處于平衡狀態(tài)”);反應達平衡后,若升高溫度,CO與CO2的體積比增大,則正反應為______________反應(填“吸熱”或“放熱”)。

（3）已知:3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=–47kJ/mol

Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H=–11kJ/mol

則Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的 △H=________________。

Answer 1

【答案】BCE 逆 放熱 -25kJ/mol

【解析】

(1)A.利用相同條件下，壓強之比等于氣體物質的量之比進行分析；

B.利用摩爾質量的定義進行分析；

C.利用密度的定義進行分析；、

D.利用平衡狀態(tài)的定義進行分析和判斷；

E.根據化學平衡狀態(tài)的定義進行分析和判斷；

(2)利用Q和K的關系進行分析和判斷；

(3)利用蓋斯定律進行分析和計算；

(1)A. 相同條件下，氣體壓強之比等于氣體物質的量之比，Fe2O3、Fe為固體，CO和CO2為氣體，且反應前后氣體系數之和相等，因此反應任何時刻，壓強都是相等，因此密閉容器中總壓強不變，不能說明反應達到平衡，故A不符合題意；

B. 根據M=,反應前后氣體系數之和相等，即氣體物質的量始終不變，根據反應方程式，向正反應方向進行，氣體質量增大，因此當氣體平均摩爾質量不變，說明該反應達到平衡，故B符合題意；

C. 根據密度的定義，容器為體積不變，即氣體體積保持不變，根據B選項分析，氣體質量發(fā)生變化，即當氣體密度保持不變，說明該反應達到平衡，故C符合題意；

D. 根據化學平衡狀態(tài)的定義，平衡時各組分的濃度保持不變，但c(CO)=c(CO2)，不能作為達到平衡的標志，故D不符合題意；

E. Fe2O3為反應物，隨著反應進行，氧化鐵的質量逐漸減小，當氧化鐵的質量不再變化，說明該反應達到平衡，故E符合題意；

(2)Fe2O3、Fe為固體，因此該反應化學平衡常數的表達式為K=,該溫度下將4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容積為2L的密閉容器中，判斷反應進行的方向，需要根據Q和K之間的關系進行判斷，Q=>K=3,該反應向逆反應方向進行；升高溫度，CO與CO2的體積比增大，說明平衡向逆反應方向移動，根據勒夏特列原理，正反應為放熱反應；

(3) 3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=–47kJ/mol ①

Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol ②

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H=–11kJ/mol ③

根據目標反應方程式以及蓋斯定律可知，，△H=－25kJ/mol。