Question

【題目】煉鐵高爐中存在以下熱化學方程式：

Ⅰ.C(s) +CO2(g)==2CO(g) ΔH1=+172.5 kJ·mol-1

Ⅱ.Fe2O3(s) +CO(g)2FeO(s)+CO2(g) ΔH2=-3kJ·mol-1

Ⅲ.FeO(s)+CO(g) Fe(s) +CO2(g) ΔH3=-11 kJ·mol-1

Ⅳ. Fe2O3(s) +3CO(g) 2Fe (s)+3CO2(g) ΔH4

（1）上述反應中，ΔH4=__________ kJ·mol-1。

（2）在實際生產中煉鐵高爐中通人適量的空氣，其主要作用是__________________。

（3）T℃時，在1L的密閉容器中加入20.0g Fe2O3和3.6gC，只發生反應：2 Fe2O3(s) +3C(s) 4Fe(s) +3CO2(g)，20 min 后達到平衡，固體質量變為19.2 g，用CO2 表示的反應速率為________。
（4）煉鐵過程中發生反應：2 Fe2O3(s) +3CO(g)2Fe(s) +3CO2(g)。

①下圖中能表示該反應的平衡常數對數值(1g K) 與溫度的關系的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，原因是__________________。

②1500℃時，在某體積可變的密閉容器中按物質的量比2∶3加入Fe2O3 和CO，則達平衡時Fe2O3的轉化率是________。

③下列說法能夠提高Fe2O3 的轉化率的是________（填字母）。

A.升高反應體系的溫度 B.加人適量的Na2O 固體

C.對體系加壓 D.增大CO 在原料中的物質的量比

Answer 1

【答案】 -25 與C反應產生熱量，制備還原性氣體CO 0.005mol·L-1·min-1 Ⅰ 因為該反應正向放熱，升高溫度，平衡逆向移動，K減小，lgK減小 50% BD

【解析】（1）已知Ⅰ.C(s)+CO2(g)==2CO(g) ΔH1=+172.5kJ·mol-1

Ⅱ.Fe2O3(s)+CO(g)2FeO(s)+CO2(g) ΔH2=-3kJ·mol-1

Ⅲ.FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH3=-11kJ·mol-1

根據蓋斯定律，由Ⅱ+Ⅲ×2得反應Ⅳ. Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe (s)+3CO2(g) ΔH4=ΔH2+ΔH3×2=-3kJ·mol-1-11kJ·mol-1×2=-25kJ·mol-1；（2）在實際生產中煉鐵高爐中通入適量的空氣，其主要作用是與C反應產生熱量，制備還原性氣體CO；

（3）根據反應2Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g) 固體減少的質量為生成的二氧化碳的質量，即(20.0+3.6-19.2)g=4.4g，物質的量為0.1mol，用CO2表示的反應速率為=0.005mol·L-1·min-1；（4）①因為該反應正向放熱，升高溫度，平衡逆向移動，K減小，lgK減小，圖中能表示該反應的平衡常數對數值(1gK)與溫度的關系的是Ⅰ；②1500℃時，lgK=0，則K==1，根據反應2 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)，則參與反應的CO和剩余的CO相等，在某體積可變的密閉容器中按物質的量比2∶3加入Fe2O3和CO，則達平衡時Fe2O3的轉化率與CO的轉化率相等，為50%；③反應2 Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g)是氣體體積增大的放熱反應，A.升高反應體系的溫度，平衡逆向移動，Fe2O3轉化率減小，選項A不選；B.加入適量的Na2O固體與二氧化碳反應，平衡正向移動，Fe2O3轉化率增大，選項B選；C.對體系加壓，平衡向氣體體積縮小的逆反應方向移動，Fe2O3轉化率減小，選項C不選； D.增大CO在原料中的物質的量比，更多的Fe2O3消耗，轉化率增大，選項D選；答案選BD。