Question

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應為：
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=+172.5kJ?mol^-1則a=

 

kJ?mol^-1．
（2）冶煉鐵反應的平衡常數(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，標志反應達到平衡狀態(tài)
b．增加Fe₂O₃可以提高CO的轉化率
c．甲容器中CO的平衡轉化率大于乙的平衡轉化率
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abc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）
（5）25℃時有關物質(zhì)的溶度積如下：Ksp[Mg（OH）₂]=5.61×10^-12，Ksp[Fe（OH）₃]=2.64×10^-39
25℃時，向含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺的溶液中滴加NaOH溶液，當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=

 

．

Answer 1

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

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算；
（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，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質(zhì)反應達到平衡，依據(jù)平衡三段式列式計算結合轉化率概念計算得到；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．反應前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態(tài)；
b．固體量增加不影響化學平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉化率；
c．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；
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；
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；
③根據(jù)溶度積常數(shù)計算．

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)

；反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小；
故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；減��；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質(zhì)反應達到平衡，設消耗一氧化碳物質(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
平衡常數(shù)K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，計算得到x=0.6
轉化率=60%；
故答案為：60%；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．反應前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．固體量增加不影響化學平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉化率，故b錯誤；
c．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，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；
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；
故答案為：鋅；
③根據(jù)氫氧化鎂和氫氧化鐵的溶解平衡以及溶度積表達式，則當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，
c（Mg²⁺）=

Ksp

c(OH-)2

=

5.61×10-12

10-12

═5.61mol/L，
c（Fe³⁺）=

Ksp

c(OH-)3

=

2.64×10-39

10-18

=2.64×10^-21mol/L，
所以 c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=5.61：2：64×10^-21=2.215×10²¹；
故答案為：2.215×10²¹．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，平衡常數(shù)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，溶度積常數(shù)的計算，題目難度中等．