Question

【题目】高炉炼铁中常见的反应为：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H

（1）某实验小组在实验室模拟上述反应。一定温度下，在2L盛有Fe2O3粉末的恒容密闭容器中通入0.1molCO，5min时生成2.24gFe。5min内有CO表示的平均反应速率是______________mol·L-1min-1；5min时CO2的体积分数为___________；若将此时反应体系中的混合气体通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，充分反应后所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________________ 。

（2）上述反应的平衡常数表达式为：K=_______________；下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_____________（填序号）。

a．容器内固体质量保持不变

b．容器中气体压强保持不变

c．c(CO)=c(CO2)

d．v正(CO)=v逆(CO2)

（3）已知上述反应的平衡常数K与温度T（单位：K）之间的关系如图所示，其中直线的斜率为-（气体常数R=8.3×10-3kJ·mol-1·K-1）。

①根据图像可知，该反应的平衡常数随温度升高而____________（填“增大”、“减小”或“不变”）

②该反应的△H=_______________kJ·mol-1。

（4）结合上述有关信息，写出两条提高CO转化率的措施_____________、_______________。

Answer 1

【答案】0.00660%c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋)c3(CO2)/c3(CO)ad减小-24.9降低CO2的浓度适当降低温度

【解析】高炉炼铁中常见的反应为：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H

（1）n（Fe）=2.24g÷56g/mol=0.04mol，由反应可知消耗CO为0.04mol×=0.06mol，则10min内CO的平均反应速率为v==0.006 mol/（L·min）；将混合气体通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，完全反应后可得0.03molNaHCO3和0.03molNa2CO3的混合溶液，因水解溶液显碱性，且CO32-的水解程度大于HCO3-，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是 c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋) ；

（2）由Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g），纯固体不能代入K的表达式中，则该反应的化学平衡常数表达式为K=；a．容器内固体质量保持不变，能说明是平衡状态，故a正确；b．因容器中气体的总物质的量不变，压强保持不变无法说明是平衡状态，故b错误；c．c(CO)=c(CO2) 无法说明是平衡状态，故c错误；d．当v正(CO)=v逆(CO2) 时能说明是平衡状态，故d正确；故答案为ad；

（3）①根据图像可知，lnK随增大而增大，而温度越高，越小，则该反应的平衡常数随温度升高而减小；

②设直线与纵轴交点的纵坐标是b，则有lnK= -· +b，将M、N两点的坐标数值代入求得b=1.8，则有4.8= -+1.8，解得△H=-24.9kJ·mol-1；

（4）此反应正方向为放热反应，可以通过 降低CO2的浓度或适当降低温度，使平衡正向移动，达到提高CO转化率的目的。