Question

现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选、
焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和足量焦炭混合，在鼓风炉中加热至1373~1573K，使锌蒸馏出来。主要反应为：
焙烧炉中：2ZnS＋3O₂＝2ZnO＋2SO₂    ①
鼓风炉中：2C＋O₂＝2CO             ②
ZnO (s)＋CO (g)  Zn (g)＋CO₂ (g)    ③
假设鼓风炉体积固定且密闭，随反应的进行鼓风炉内不同时间气态物质的物质的量浓度(mol/L)如下表

反应进行时间/min	CO	Zn	CO2
0	0.11	0	0
2	0.1	0.01	0.01
30	c1	c2	c2
35	c1	c2	c2

(1) 若保持温度不变，在鼓风炉中增大CO的浓度，K值     （填“增大”、“减小”或“不变”）；
(2) 已知：该温度时，化学平衡常数K=1.0，则表中c₁＝           （写出计算过程）
(3) 假设通过改变反应条件，若使焙烧炉中反应①的ZnO几乎完全被CO还原，焙烧炉和鼓风炉消耗的O₂的体积比不超过          。
(4) 若起始浓度不变，通过改变反应条件，达平衡时鼓风炉中反应③CO的转化率为80%，此时该反应的平衡常数K＝             ，此时焙烧炉和鼓风炉消耗的O₂的体积比大于            

Answer 1

(1) 不变(1分)；(2)  0.01 mol/L (3)  3：1 (4)  0.352 ；12：5或2.4

（1）对于确定可逆反应的平衡常数而言，只受温度的影响，故K不变。
(2) 由表中数据分析可知，反应③进行至30 min时，反应③达到平衡状态；故c₁浓度为CO的平衡浓度。
设：从起始到平衡CO的浓度变化为x mol·L ^-1
ZnO (s)＋CO (g)  Zn (g)＋CO₂ (g)
起始：       0.11           0       0
变化：      x             x        x
平衡：    (0.11－x)        x        x
 
则该温度下反应的平衡常数                     
即：x²＋x－0.11＝0
(x＋1.1)·(x－0.1)＝0    x＝0.1 mol·L ^-1 
所以c₁＝0.01 mol·L ^-1      
(3) ZnO几乎完全被CO还原的临界，将③视作完全进行的反应，②+③×2，得
鼓风炉中：  2ZnO (s)＋2C＋O₂="2" Zn (g)＋CO₂ (g)。
焙烧炉中：  2ZnS＋3O₂＝2ZnO＋2SO₂    
故3：1是恰好被还原的理论值，超过则ZnS（ZnO ）过量。
（4）解：设：从起始到平衡CO的浓度变化为x mol·L ^-1
ZnO (s)＋CO (g)  Zn (g)＋CO₂ (g)
起始：       0.11           0       0
变化：      0.088         0.0888   0.088         
平衡：       0.022       0.088     0.088  
K="(0.088×0.088)/0.22" =0.352