炼铁高炉中的原理如下:Fe2O3(s)+3CO(g)⇌Fe(s)+3CO2(g)(1)写出该反应的化学平衡常数表达式K=

1个回答

  • 解题思路:(1)依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式;

    (2)依据图象分析,用“定一议二”的方法分析判断;

    (3)①依据图象变化计算600°C的平衡常数,结合加入量计算浓度商和 平衡常数比较判断反应进行的方向;结合反应特征达到平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分浓度保持不变分析选项;

    ②反应进行至20min时一氧化碳突然增大0.02mol,此时二氧化碳不变,随反应进行一氧化碳减小,二氧化碳增大,最后达到平衡状态,说明平衡正向进行;10min到15min的曲线变化斜率增大但最后达到平衡状态,反应是气体体积不变的反应,速率增大说明改变的是加入催化剂,或增大压强.

    (1)Fe2O3(s)+3CO(g)⇌Fe(s)+3CO2(g),依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式K=

    c3(CO2)

    c3(CO);

    故答案为:

    c3(CO2)

    c3(CO);

    (2)①图象变化曲线说明温度越高反应达到平衡的时间越短,所以升温加快反应速率,温度越高一氧化碳转化率越大,说明升温平衡正向进行;

    故答案为:温度升高反应速率增大,平衡正向进行;

    ②温度越高一氧化碳转化率越大,说明升温平衡正向进行,正反应是吸热反应,△H>0;

    故答案为:>;

    (3)①600℃时,在体积为1L的密闭容器中,投入0.20mol CO和足量Fe2O3,反应过程中CO、CO2物质的量变化如图b,平衡状态一氧化碳n(CO)=0.16mol,n(CO2)=0.04mol,

    Fe2O3(s)+3CO(g)⇌Fe(s)+3CO2(g)

    起始量(mol) 0.20 0

    变化量(mol) 0.04 0.04

    平衡量(mol)0.16 0.04

    反应前后气体物质的量不变,用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数K=

    0.043

    0.163=[1/64];

    在相同条件下,往相同容器中投入等量CO、CO2及足量的Fe2O3、Fe,Q=1>K,说明平衡逆向进行;达到平衡状态

    A.反应过程中和平衡状态下气体物质的量不变,压强之比等于物质的量之比,容器内压强一定,不能说明费用达到平衡状态,故A错误;

    B.反应前后气体质量发生变化,体积不变,容器内气体的密度一定,说明费用达到平衡状态,故B正确;

    C.反应速率之比等于化学方程式系数之比,是正反应速率之比,v(CO):v(CO2)=1:1,说明二氧化碳正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,故C正确;

    D.反应前后气体质量分数变化,容器内气体的质量一定,说明费用达到平衡状态,故D正确;

    故答案为:向逆反应方向;BCD;

    ②据图b判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是一氧化碳突然增大0.02mol,此时二氧化碳不变,随反应进行一氧化碳减小,二氧化碳增大,最后达到平衡状态,说明平衡正向进行;10min到15min的曲线变化斜率增大但最后达到平衡状态,反应是气体体积不变的反应,速率增大说明改变的是加入催化剂,或增大压强,所以AB正确;

    故答案为:通入0.02molCO;AB.

    点评:

    本题考点: 化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断;物质的量或浓度随时间的变化曲线.

    考点点评: 本题考查了化学平衡常数影响因素和计算应用,图象变化的分析判断、平衡标志的分析判断是关键,题目难度中等.