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在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:温度/℃100011501300平衡常数64.050.742.9请回答下列问题:(
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在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=
,△H______0(填“>”、“<”或“=”).
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡.求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=______,CO的平衡转化率为______.
(3)欲提高②中CO的平衡转化率,可采取的措施是______.
A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量 C.移出部分CO2D.提高反应温度 E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂
(4)现在恒压密闭容器中通入1mol H2和1mol CO2发生上述反应③,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,再通入1mol H2和1mol CO2的混合气体,请在图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图.
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:
温度/℃ | 1 000 | 1 150 | 1 300 |
平衡常数 | 64.0 | 50.7 | 42.9 |
(1)该反应的平衡常数表达式K=
c3(CO2) |
c3(CO) |
c3(CO2) |
c3(CO) |
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡.求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=______,CO的平衡转化率为______.
(3)欲提高②中CO的平衡转化率,可采取的措施是______.
A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量 C.移出部分CO2D.提高反应温度 E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂
(4)现在恒压密闭容器中通入1mol H2和1mol CO2发生上述反应③,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,再通入1mol H2和1mol CO2的混合气体,请在图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图.
▼优质解答
答案和解析
(1)因平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积,则K=
,图表数据分析,随温度升高平衡常数减小,正反应是放热反应,△H<0;
故答案为:
;<;
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1 000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,Q<K=64,反应正向进行,反应经过10min后达到平衡,
令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)⇌Fe(s)+3CO2(g)
开始(mol):1 1
变化(mol):n n
平衡(mol):1-n 1+n
所以=
=64,解得n=0.6mol,
所以发v(CO)=
mol•L-1•min-1=0.006mol•L-1•min-1,
CO的平衡转化率为
×100%=60%,
故答案为:0.006 mol•L-1•min-1;60%;
(3)A.铁是固体,减少Fe的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故A错误;
B.氧化铁是固体,增加Fe2O3的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故B错误;
C.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故C正确;
D.该反应正反应是放热反应,提高反应温度,平衡向逆反应移动,CO的平衡转化率降低,故D错误;
E.反应前后气体的物质的量不变,减小容器的容积,增大压强平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故E错误;
F.加入合适的催化剂,平衡不移动,故F错误;
故选C;
(4)在恒压密闭容器中通入1mol H2和1mol CO2发生上述反应,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,再通入1mol H2和1mol CO2的混合气体,容器体积增大,反应物浓度变大,生成物浓度减小,所以在开始改变的瞬间,正反应速率增大,逆反应速率减小,由于增加的H2和CO2的物质的量与起始反应物的物质的量成比例,且该容器恒压条件,所以再次达到平衡时与原平衡为等效平衡,反应速率不变,由此可画出图为,
故答案为:.
c3(CO2) |
c3(CO) |
故答案为:
c3(CO2) |
c3(CO) |
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1 000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,Q<K=64,反应正向进行,反应经过10min后达到平衡,
令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)⇌Fe(s)+3CO2(g)
开始(mol):1 1
变化(mol):n n
平衡(mol):1-n 1+n
所以=
(1+n)3 |
(1−n)3 |
所以发v(CO)=
| ||
10 |
CO的平衡转化率为
0.6 |
1 |
故答案为:0.006 mol•L-1•min-1;60%;
(3)A.铁是固体,减少Fe的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故A错误;
B.氧化铁是固体,增加Fe2O3的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故B错误;
C.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故C正确;
D.该反应正反应是放热反应,提高反应温度,平衡向逆反应移动,CO的平衡转化率降低,故D错误;
E.反应前后气体的物质的量不变,减小容器的容积,增大压强平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故E错误;
F.加入合适的催化剂,平衡不移动,故F错误;
故选C;
(4)在恒压密闭容器中通入1mol H2和1mol CO2发生上述反应,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,再通入1mol H2和1mol CO2的混合气体,容器体积增大,反应物浓度变大,生成物浓度减小,所以在开始改变的瞬间,正反应速率增大,逆反应速率减小,由于增加的H2和CO2的物质的量与起始反应物的物质的量成比例,且该容器恒压条件,所以再次达到平衡时与原平衡为等效平衡,反应速率不变,由此可画出图为,
故答案为:.
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