问题 选择题

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    

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/minCOZnCO2
00.1100
20.10.010.01
30c1c2c2
35c1c2c2
(1) 若保持温度不变,在鼓风炉中增大CO的浓度,K     (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            

答案

(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:x2x-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

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