Question

【題目】高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)為：

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=“a”kJ/mol

（1）己知：

①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=“+”489.0kJ/mol

② C（石墨）+CO2(g)=2CO(g） △H2=“+”172.5kJ/mol

則a=______kJ/mol。

（2）冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_______，溫度升高后，K 值____（填“增大”、“不變”或“減小”）。

（3）在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達(dá)到平衡。

① 甲容器中CO 的平衡轉(zhuǎn)化率為___________。

② 下列說法正確的是________（填字母）。

a．若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

b．甲容器中CO 的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的

c．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為2:3

d．增加Fe2O3可以提高CO的轉(zhuǎn)化率

（4）采取一定措施可防止鋼鐵腐蝕。下列裝置中的燒杯里均盛有等濃度、等體積的NaCl溶液。

① 在a～c裝置中，能保護鐵的是________（填字母）。

② 若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應(yīng)是________（填名稱）。

Answer 1

【答案】（1）-28.5；（2）；減小；（3）①60%；②ac；（4）①bc；②鋅。

【解析】

試題分析：（1）①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=“+”489.0kJ/mol；②C（石墨）+CO2(g)=2CO(g） △H2=“+”172.5kJ/mol；①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)，根據(jù)蓋斯定律得到反應(yīng)的焓變=+489.0kJ/mol -3×(+172.5kJ/mol)=-28.5kJ/mol。所以a=-28.5；（2）化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各種生成物濃度冪之積與各種反應(yīng)物濃度冪之積的比，所以根據(jù)反應(yīng)方程式Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)可知冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)平衡移動原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，所以溫度升高后，平衡逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)K值減小；（3）①在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質(zhì)反應(yīng)達(dá)到平衡，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x

Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

起始量（mol） 1 1 1 1

變化量（mol） x x

平衡量（mol） 1-x 1+x

K== (1+x)3÷(1x)3=64，計算得到x=0.6，所以CO的轉(zhuǎn)化率是60%；

②Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol。a．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；b．乙容器中一氧化碳增加，將乙中CO用K=64，代入三段式計算求得CO減少了1.7mol，故CO的轉(zhuǎn)化率為(1.7÷2.0)×100%=70%，轉(zhuǎn)化率乙大，錯誤；c．甲容器中平衡一氧化碳物質(zhì)的量為0.4mol；乙容器中結(jié)合平衡常數(shù)計算得到消耗一氧化碳為1.4mol，平衡物質(zhì)的量為0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡濃度之比為0.4+0.6=2：3；正確；d．固體量增加不影響化學(xué)平衡，增加Fe2O3不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，錯誤。（4）①a是電解池，F(xiàn)e作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕，錯誤；B．該裝置是電解池，F(xiàn)e作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e被保護，正確；C．是原電池，由于金屬活動性Zn>Fe，所以Fe作正極，被保護，正確；D．該裝置一個是原電池，一個為電解池，由于X活動性不能確定，所以Fe可能被氧化，也可能被還原，錯誤；②若用d裝置保護鐵，則X的活動性要比Fe強，X極的電極材料應(yīng)是鋅或鋁等金屬材料。