Question

【題目】高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發生的主要反應為：

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）冶煉鐵反應的平衡常數表達式K=_______，溫度升高后，K 值____（填“增大”、“不變”或“減小”）。

（3）在T℃時，該反應的平衡常數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，反應經過一段時間后達到平衡。

① 甲容器中CO 的平衡轉化率為___________。

② 下列說法正確的是________（填字母）。

a．若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態

b．甲容器中CO 的平衡轉化率大于乙的

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)，根據蓋斯定律得到反應的焓變=+489.0kJ/mol -3×(+172.5kJ/mol)=-28.5kJ/mol。所以a=-28.5；（2）化學平衡常數是可逆反應達到平衡時各種生成物濃度冪之積與各種反應物濃度冪之積的比，所以根據反應方程式Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)可知冶煉鐵反應的平衡常數表達式K=；該反應的正反應是放熱反應，根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，所以溫度升高后，平衡逆向移動，化學平衡常數K值減小；（3）①在T℃時，該反應的平衡常數K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質反應達到平衡，設消耗一氧化碳物質的量為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的轉化率是60%；

②Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol。a．反應前后氣體質量變化，體積不變，若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態，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的轉化率為(1.7÷2.0)×100%=70%，轉化率乙大，錯誤；c．甲容器中平衡一氧化碳物質的量為0.4mol；乙容器中結合平衡常數計算得到消耗一氧化碳為1.4mol，平衡物質的量為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平衡，增加Fe2O3不能提高CO的轉化率，錯誤。（4）①a是電解池，Fe作陽極，發生氧化反應，被腐蝕，錯誤；B．該裝置是電解池，Fe作陰極，發生還原反應，Fe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極的電極材料應是鋅或鋁等金屬材料。