Question

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)    ΔH =" a" kJ  mol^－1
（1）已知： ①Fe₂O₃(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g)   ΔH₁ =" +" 489.0 kJ  mol^－1 
②C(石墨)+CO₂(g) = 2CO(g)           ΔH₂ =" +" 172.5 kJ  mol^－1
則a =     kJ  mol^－1。
（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。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

 
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

（1）a=" -28.5" kJ  mol^－1  (2分)
（2）K =            (1分)     減小 (1分)
（3）①60 %  (2分)         ②ac  (2分)
（4）①bc   (2分)   ②鋅   (答案合理即給分)   (2分)

解析試題分析：（1）根據蓋斯定律，a=?H₁-3?H₂=" -28.5" kJ  mol^－1 
（2）因為只有CO、CO₂為氣體，所以（2）K =
因為該反應為放熱反應，所以溫度升高后，平衡逆向移動，K值減小。
（3）①設甲容器中CO的平衡轉化率為a，根據三段式進行計算
Fe₂O₃(s)+3CO(g)  2Fe(s)+3CO₂(g)
起始濃度（mol?L?¹）         0.5                0.5
轉化濃度（mol?L?¹）         0.5a              0.5a
平衡濃度（mol?L?¹）        0.5-0.5a            0.5+0.5a
K=（0.5+0.5a）³ ÷（ 0.5-0.5a）³=64，可得a=60%
② 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，相當于增大壓強，反應前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉化率等于乙的轉化率，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）①裝置中原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護，bc可以保護鐵，故答案為：bc。
②裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑可以選擇鋅。
考點：本題考查熱化學方程式和蓋斯定律計算應用、平衡常數計算應用、化學平衡三段式列式計算方法、原電池原理的分析判斷。