Question

【题目】I.CO、CO2的应用和治理是当今社会的热点问题。

CO工业上可用于高炉炼铁，发生如下反应： 1/3Fe2O3(s) + CO(g)2/3Fe(s) + CO2(g)，已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	4.0	3.7	3.5

（1）该反应的正反应为_____反应（填“放热”或“吸热”），欲提高CO的平衡转化率，促进Fe2O3的转化，可采取的措施是____（选填序号）

a．及时吸收或移出CO2 b．增大反应体系的压强

c．用更高效的催化剂 d．粉碎矿石，增大接触面积

（2）一定条件下，在容积一定的容器中，铁和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)－Q，该反应的平衡常数表达式K＝_____________。下列措施中能使平衡时增大的是______（选填编号）。

a．升高温度 b．增大压强

c．充入一定量CO d．再加入一些铁粉

II.合成尿素的反应为：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0）。

一定条件下，在10 L的恒容密闭容器中，充入2 mol NH3和1 mol CO2，反应经5 min后达到平衡，测得容器中CO2的浓度为0.05molL-1 。

完成下列填空：

（1）平均反应速率υ(NH3)＝____________。

（2）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_________。（填序号）

a．2υ正(NH3)＝υ逆(H2O) b．气体的平均相对分子质量不随时间而变化

c．NH3和CO2的比例保持不变 d．气体的压强不再发生变化

（3）为提高尿素的产率，工业上用该反应生产尿素时，合适的反应条件是_______。（填序号）

a．200℃ b．800℃ c．101 kPa d．24000 kPa

Answer 1

【答案】放热 a a 0.02 molL-1min-1 b d； a d；

【解析】

I.（1）由表中数据可知，温度升高，K值减小，即反应逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，则正反应为放热反应；欲提高CO的平衡转化率，促进Fe2O3的转化，根据影响平衡移动的因素逐项进行分析；

（2）平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，固体和纯液体不代入表达式；

，则该比值就是平衡常数，而平衡常数只与温度有关，温度不变，K值不变，且正反应为吸热反应，则升温正向移动，平衡常数增大；

II.（1）根据已知信息可列出三段式，计算平衡时氨气的转化量，再根据公式计算速率；

（2）根据化学平衡状态的特征判断，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；

（3）根据影响平衡移动的因素进行分析。

I.（1）由表中数据可知，温度升高，K值减小，即反应逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，则正反应为放热反应；

欲提高CO的平衡转化率，促进Fe2O3的转化，逐项进行分析，

a. 及时吸收或移出CO2，平衡正向移动，反应物转化率增大，a项正确；

b. 该反应前后气体体积不变，则增大反应体系的压强，平衡不移动，b项错误；

c. 催化剂能够同等程度的加快正逆反应速率，不影响平衡移动，c项错误；

d. 粉碎矿石，增大接触面积，只能加快反应速率，不影响平衡移动，d项错误；综上所述可采取的措施为a；

故答案为：放热；a；

（2）平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，由于Fe和FeO为固体，不能写在化学平衡常数表达式中，因此该反应的平衡常数表达式为；

因为，则该比值就是平衡常数，而平衡常数只与温度有关，温度不变，K值不变，且正反应为吸热反应，则升温正向移动，平衡常数增大，

a. 温度越高，K越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，即c(CO)/c(CO2)增大，a项正确；

b. 该反应前后气体体积不变，增大压强化学平衡不移动，即c(CO)/c(CO2)不变，b项错误；

c. 充入一定量CO，温度不变，化学平衡常数不变，则c(CO)/c(CO2)不变，c项错误；

d. 再加入一些铁粉，平衡不移动，温度不变，化学平衡常数不变，d项错误；综上所述，能使平衡时增大的是a；

故答案为：；a；

II.（1）根据已知信息可列出三段式，

2NH3(g) ＋ CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)

开始（mol/L）0.2 molL-1 0.1 molL-1

转化（mol/L）0.1 molL-1 0.05molL-1

平衡（mol/L）0.1 molL-1 0.05molL-1

则平均反应速率；

故答案为：0.02 molL-1min-1

（2）a. 用不同物质的反应速率表示平衡状态时，应满足“一正一逆，系数之比”，而2υ正(NH3)＝υ逆(H2O)，速率之比不等于物质的计量数之比，a项错误；

b. 气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明正逆反应速率相等，能判断反应达到平衡状态，b项正确；

c. NH3和CO2按照系数之比2:1投料，又按2:1进行转化，因此NH3和CO2的比例始终为2:1，保持不变，则NH3和CO2的比例保持不变不能判断反应达到平衡状态，c项错误；

d. 该反应前后气体物质的量发生变化，容器容积不变，因此随反应进行，压强减小，当气体的压强不再发生变化时，能判断反应达到平衡状态，d项正确；综上所述，能说明上述反应已达平衡的是b d；

故答案为：b d；

（3）2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH22(s)＋H2O(g)＋Q（Q＞0），该反应的正反应是放热且气体体积减小的反应，工业上用该反应生产尿素时，合适的反应条件是低温高压，则合适的反应条件是a d；

故答案为：a d。