Question

【題目】鐵在生產生活中應用最廣泛，煉鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。

(1)高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發生的主要反應有:

反應	△H(kJ/mol)	K
i. Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g)	+489	K1
ii. Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)	X	K2
iii. C(s)+CO2(g) 2CO(g)	+172	K3

試計算，X=_____，K1、K2與K3之間的關系為____________。

(2)T1℃時,向某恒溫密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發生反應i，反應達到平衡后，在t1時刻,改變某條件,V(逆)隨時間(t)的變化關系如圖1所示，則t1時刻改變的條件可能是_____(填寫字母)。

a.保持溫度不變,壓縮容器 b.保持體積不變，升高溫度

c.保持體積不變,加少量碳粉 d.保持體積不變,增大CO濃度

(3)在一定溫度下，向某體積可變的恒壓密閉容器(p總)加入1molCO2 與足量的碳，發生反應ⅲ，平衡時體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖2 所示。

①650℃時,該反應達平衡后吸收的熱量是______。(計算時不考慮溫度對△H的影響)

②T℃時,若向平衡體系中再充入一定量按V(CO2):V(CO) =5:4的混合氣體，平衡_____(填“ 正向”、“ 逆向”或“ 不” )移動。

③925℃時,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp為_____。[氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總) ×體積分數，用某物質的平衡分壓代替物質的量濃度也可以表示化學平衡常數，記作Kp]

(4)用原電池原理可以除去酸性廢水中的三氯乙烯、AsO3-，其原理如圖3所示( 導電殼內部為納米零價鐵)。

在除污過程中，納米零價鐵中的Fe為原電池的______極 (填“正"或“負”)，寫出C2HCl3在其表面被還原為乙烷的電極反應式為_____________。

Answer 1

【答案】 -27 K3= ad 43kJ 正向 23.04P總 負 C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3C1-

【解析】(1). 已知 ① Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g) △H=+489kJ/mol，② C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H=+172kJ/mol，根據蓋斯定律可知，①－②×3得Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=－27kJ/mol，由上述計算過程可知：K3=，故答案為：－27；K3=；

(2). T1℃時，向某恒溫密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發生反應Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g)，反應達到平衡后，在t1時刻，改變某條件，V(逆)突然增大，但重新達到平衡后與原平衡相同，說明溫度不變，平衡常數K=c(CO)不變，則t1時刻改變的條件可以是壓縮容器的體積或增大CO的濃度，故答案為：ad；

(3). ①. 由圖2可知，650℃時，反應達到平衡后，CO的體積分數為40%，根據化學平衡“三段式”法有：

C(s)+CO2(g) 2CO(g)

起始(mol) 1 0

轉化(mol) x 2x

平衡(mol) 1－x 2x

則×100%=40%，解得x=0.25mol，由C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H=+172kJ/mol可知，該反應達平衡后吸收的熱量是：0.25mol×172kJ/mol=43kJ，故答案為：43kJ；

②. T℃時，若向平衡體系中再充入一定量按V(CO2):V(CO)=5:4的混合氣體，因原平衡時V(CO2):V(CO)=1:1，則V(CO2):V(CO)=5:4大于原平衡狀態下的V(CO2):V(CO)=1:1，平衡正向移動，故答案為：正向；

③. 925℃時，CO的體積分數為96%，則CO2的體積分數為4%，所以用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp==23.04P總，故答案為：23.04P總；

(4). 由圖3可知，納米零價鐵中Fe失電子作負極，C2HCl3在其表面被還原為乙烷，根據電荷守恒和原子守恒，該電極反應式為：C2HCl3+5H++8e－=C2H6+3C1－，故答案為：負；C2HCl3+5H++8e－=C2H6+3C1－。