Question

高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3（s）+CO（g）?23Fe（s）+CO2（g）．已知该反应在不同温度下的平

高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3（s）+CO（g）?23Fe（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Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡．求该时间范围内反应的平均反应速率v（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CO2D．提高反应温度 E．减小容器的容积 F．加入合适的催化剂（4）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．该反应△H______0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是______．

Answer 1

（1）平衡常数等于平衡时生成物浓度的系数次幂之积除以反应物浓度的系数次幂之积，固体看作是1，所以K=

[CO2]

[CO]

，根据表可知，温度越高，平衡常数越小，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应，所以△H＜0，
故答案为：

[CO2]

[CO]

；＜；
（2）设CO转化了的浓度为xmol/L，
            

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
起始（mol/L）             0.1               0.1
转化（mol/L）              x                 x
平衡（mol/L）             0.1-x             0.1+x
根据1000℃时K=

0.1+x

0.1?x

=4，得x=0.06，所以v（CO₂）=

0.06

10

mol/（L?min）=0.006mol/（L?min），CO的平衡转化率为

0.06

0.1

×100%=60%，
故答案为：0.006mol/（L?min）；60%；
（3）固体对平衡没有影响，所以减少Fe的量或增加Fe₂O₃的量平衡不移动，故A、B错误；
移出部分CO₂，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故C正确；
该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO的转化率下降，故D错误；
该反应的气体体积前后不变，所以改变压强，对平衡没有影响，故E错误；
催化剂不能使平衡移动，也不能提高CO的转化率，故F错误；
故答案为：C；
（4）根据图可知，温度越高，CO的转化率越低，反应逆向进行，所以该反应的正反应为放热反应，△H＜0，根据图可知，在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已经很高了，再增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失，
故答案为：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已经很高了，再增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失．