Question

已知：①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
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ　mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1則a=

 

kJ　mol^-1．
（2）冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)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(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(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)達到平衡狀態(tài)
b．增加Fe₂O₃可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
c．甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的
d．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為2：3
（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），若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應(yīng)是

 

（填名稱）．
②寫出b裝置中Fe電極的電極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,金屬的電化學(xué)腐蝕與防護,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式 和蓋斯定律計算分析判斷；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出表達式，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行；
（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)達到平衡，依據(jù)平衡三段式列式計算結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計算得到；
 ②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
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)達到平衡狀態(tài)；
b．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；
c．乙容器中一氧化碳增加，相當(dāng)于增大壓強，反應(yīng)前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率等于乙的轉(zhuǎn)化率；
d．依據(jù)平衡三段式計算平衡物質(zhì)的量，計算甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比；
（4）①原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護；裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應(yīng)比鐵活潑；
②b裝置中是電解池，F(xiàn)e電極是陰極，據(jù)放電順序書寫電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
依據(jù)蓋斯定律①-②×3得到
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a=-28.5
故答案為：-28.5；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
平衡常數(shù)K=

c3(CO2)

c3(CO)

；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減��；
故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；減��；
（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=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，計算得到x=0.6
轉(zhuǎn)化率=60%
故答案為：60%；            
 ②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
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)達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．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，故b錯誤；
c．乙容器中一氧化碳增加，相當(dāng)于增大壓強，反應(yīng)前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率等于乙的轉(zhuǎn)化率，故c錯誤；
d．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；故d正確；
故答案為：ad；
（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；裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應(yīng)比鐵活潑可以選擇鋅；
故答案為：bc；鋅；
②b裝置中是電解池，F(xiàn)e電極是陰極，電解氯化鈉溶液，在陰極上是氫離子得電子的過程，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用，平衡常數(shù)計算應(yīng)用，化學(xué)平衡三段式列式計算方法，原電池原理的分析判斷，題目難度中等．