Question

【題目】高爐煉鐵中常見(jiàn)的反應(yīng)為：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H

（1）某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室模擬上述反應(yīng)。一定溫度下，在2L盛有Fe2O3粉末的恒容密閉容器中通入0.1molCO，5min時(shí)生成2.24gFe。5min內(nèi)有CO表示的平均反應(yīng)速率是______________mol·L-1min-1；5min時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)為___________；若將此時(shí)反應(yīng)體系中的混合氣體通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，充分反應(yīng)后所得溶液中離子濃度由大到小的順序是__________________ 。

（2）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=_______________；下列能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____________（填序號(hào)）。

a．容器內(nèi)固體質(zhì)量保持不變

b．容器中氣體壓強(qiáng)保持不變

c．c(CO)=c(CO2)

d．v正(CO)=v逆(CO2)

（3）已知上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K與溫度T（單位：K）之間的關(guān)系如圖所示，其中直線(xiàn)的斜率為-（氣體常數(shù)R=8.3×10-3kJ·mol-1·K-1）。

①根據(jù)圖像可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而____________（填“增大”、“減小”或“不變”）

②該反應(yīng)的△H=_______________kJ·mol-1。

（4）結(jié)合上述有關(guān)信息，寫(xiě)出兩條提高CO轉(zhuǎn)化率的措施_____________、_______________。

Answer 1

【答案】0.00660%c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋)c3(CO2)/c3(CO)ad減小-24.9降低CO2的濃度適當(dāng)降低溫度

【解析】高爐煉鐵中常見(jiàn)的反應(yīng)為：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H

（1）n（Fe）=2.24g÷56g/mol=0.04mol，由反應(yīng)可知消耗CO為0.04mol×=0.06mol，則10min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為v==0.006 mol/（L·min）；將混合氣體通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，完全反應(yīng)后可得0.03molNaHCO3和0.03molNa2CO3的混合溶液，因水解溶液顯堿性，且CO32-的水解程度大于HCO3-，所得溶液中離子濃度由大到小的順序是 c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋) ；

（2）由Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g），純固體不能代入K的表達(dá)式中，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=；a．容器內(nèi)固體質(zhì)量保持不變，能說(shuō)明是平衡狀態(tài)，故a正確；b．因容器中氣體的總物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)保持不變無(wú)法說(shuō)明是平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；c．c(CO)=c(CO2) 無(wú)法說(shuō)明是平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d．當(dāng)v正(CO)=v逆(CO2) 時(shí)能說(shuō)明是平衡狀態(tài)，故d正確；故答案為ad；

（3）①根據(jù)圖像可知，lnK隨增大而增大，而溫度越高，越小，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小；

②設(shè)直線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是b，則有l(wèi)nK= -· +b，將M、N兩點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值代入求得b=1.8，則有4.8= -+1.8，解得△H=-24.9kJ·mol-1；

（4）此反應(yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，可以通過(guò) 降低CO2的濃度或適當(dāng)降低溫度，使平衡正向移動(dòng)，達(dá)到提高CO轉(zhuǎn)化率的目的。