Question

【題目】高爐煉鐵中常見的反應為：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H
（1）某實驗小組在實驗室模擬上述反應。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時生成2.24gFe。5min內有CO表示的平均反應速率是mol·L-1min-1；5min時CO2的體積分數為；若將此時反應體系中的混合氣體通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，充分反應后所得溶液中離子濃度由大到小的順序是 。
（2）上述反應的平衡常數表達式為：K=；下列能說明該反應已經達到平衡狀態的是（填序號）。
a．容器內固體質量保持不變
b．容器中氣體壓強保持不變
c．c(CO)=c(CO2)
d．v正(CO)=v逆(CO2)
（3）已知上述反應的平衡常數K與溫度T（單位：K）之間的關系如圖所示，其中直線的斜率為- （氣體常數R=8.3×10-3kJ·mol-1·K-1）。

①根據圖像可知，該反應的平衡常數隨溫度升高而（填“增大”、“減小”或“不變”）
②該反應的△H=kJ·mol-1。
（4）結合上述有關信息，寫出兩條提高CO轉化率的措施、。

Answer 1

【答案】
（1）0.006；60%；c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋)
（2）c3(CO2)/c3(CO)；ad
（3）減小；-24.9
（4）降低CO2的濃度；適當降低溫度
【解析】高爐煉鐵中常見的反應為：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H
（1）n（Fe）=2.24g÷56g/mol=0.04mol，由反應可知消耗CO為0.04mol× =0.06mol，則10min內CO的平均反應速率為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的表達式中，則該反應的化學平衡常數表達式為K= ；a．容器內固體質量保持不變，能說明是平衡狀態，故a正確；b．因容器中氣體的總物質的量不變，壓強保持不變無法說明是平衡狀態，故b錯誤；c．c(CO)=c(CO2) 無法說明是平衡狀態，故c錯誤；d．當v正(CO)=v逆(CO2) 時能說明是平衡狀態，故d正確；故答案為ad；
（3）①根據圖像可知，lnK隨 增大而增大，而溫度越高， 越小，則該反應的平衡常數隨溫度升高而減小；
②設直線與縱軸交點的縱坐標是b，則有lnK=- +b，將M、N兩點的坐標數值代入求得b=1.8，則有4.8= - +1.8，解得△H=-24.9kJ·mol-1；
（4）此反應正方向為放熱反應，可以通過 降低CO2的濃度或適當降低溫度，使平衡正向移動，達到提高CO轉化率的目的。
（1）根據化學反應速率的定義計算；根據二氧化碳與氫氧化鈉的反應判斷生成產物的主要成分，然后比較溶液中離子濃度的大小關系即可；
（2）根據化學平衡常數的定義進行書寫表達式；根據可逆反應達到平衡狀態的特點判斷是否達到平衡狀態；
（3）根據化學平衡常數與溫度的關系進行判斷；根據圖中的數據計算反應熱；
（4）根據外界條件對化學平衡的影響判斷改變的條件。