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=-28.5kJ?（mol^-1
（1）已知：C（石墨）+CO₂ （g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1則反應：Fe₂O₃ （S）+3C（石墨）?2Fe（s）+3CO（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）冶煉鐵反應  Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1
的平衡常數表達式K=

 

，溫度降低后，K值

 

．（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（3）在T°C時，該反應的平衡常數K=27，在1L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．

	Fe2 O3	CO	Fe	CO2
甲容器	1.0mol	1.0mol	1.0mol	1.0mol
乙容器	1.0mol	2.0mol	1.0mol	1.0mol

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．乙容器中CO的平衡轉化率小于甲容器
b．甲、乙容器中，CO₂的平衡濃度之比為2：3
c．當容器內氣體壓強保持不變時，標志反應達到平衡狀態(tài)
d．當容器中氣體密度保持不變時，標志反應達到平衡狀態(tài)
（4）鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎，請回答鋼鐵腐蝕與防護過程中的有關問題．
①圖1哪個裝置可防止鐵棒被腐蝕

 

（填編號）．

②在實際生產中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置示意圖如圖2：A電極對應的金屬是

 

（寫元素名稱），B電極的電極反應式是

 

．
③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因

 

．

Answer 1

考點：有關反應熱的計算,金屬的電化學腐蝕與防護,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）依據熱化學方程式，根據蓋斯定律構造目標熱化學方程式計算反應熱；
（2）平衡常數等于生成物的濃度系數次冪之積除以反應物濃度系數次冪之積；根據溫度對平衡移動的影響判斷溫度對平衡常數的影響；
（3）①濃度商Qc=1，小于平衡常數，反應向正反應進行，令平衡時參加反應的CO為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，根據平衡常數列方程計算，在結合轉化率定義計算；
②a．根據初始的量，利用K的值結合三段式求算乙容器中CO的平衡轉化率，然后與甲比較；
b．根據a相關數據分析即可解答；
c．反應前后氣體體積相等，反應前后壓強不變；
d．根據CO的密度與CO₂的密度不同分析；
（4）①作原電池正極或連接電源負極的鐵被保護；
②電鍍時，電鍍時，鍍層連接正極，鍍件連接電源負極，鍍層作陽極，鍍件作陰極，電解質溶液中含有鍍層金屬元素，陽極上發(fā)生氧化反應，陰極上發(fā)生還原反應；
③當金屬為原電池負極時，易發(fā)生電化學腐蝕．

解答： 解：（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1
②C（石墨）+CO₂ （g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，
依據蓋斯定律，①+②×3得Fe₂O₃ （S）+3C（石墨）?2Fe（s）+3CO（g）
故△H=（-28.5kJ?mol^-1）+（+172.5kJ?mol^-1）×3=+489kJ?mol^-1，
故答案為：489；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1的平衡常數表達式K=

c3(co2)

c3(co)

，該反應是放熱反應，降低溫度平衡正向進行，平衡常數增大；
故答案為：

c3(co2)

c3(co)

；增大；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數K=27，乙容器內濃度商Qc=1，小于平衡常數，反應向正反應進行，設消耗一氧化碳物質的量為x，則：
             Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）：1                 1
變化量（mol）：x                 x
平衡量（mol）：1-x               1+x
反應前后氣體體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，故

(1+x)3

(1-x)3

=27，x=0.5，故CO的轉化率=

0.5mol

1mol

×100%=50%，
故答案為：50%； 
②a．在T℃時，該反應的平衡常數K=27，甲容器內濃度商Qc=

1

23

=

1

8

，小于平衡常數，反應向正反應進行，設消耗一氧化碳物質的量為y，則：
             Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）：2                 1
變化量（mol）：y                 y
平衡量（mol）：2-y               1+y
反應前后氣體體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，故

(1+y)3

(2-y)3

=27，x=1.25，故CO的轉化率=

1.25

2

×100%=62.5%＞50%，乙容器中CO的平衡轉化率大于甲容器，故a錯誤；
b．甲、乙容器中，CO₂的平衡濃度分別為：1+x=1.5mol、1+y=1+1.25=2.25mol，平衡濃度之比為2：3，故b正確；
c．該反應為氣體體積不變的反應，所以容器內壓強始終不變，不能用壓強判斷平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．CO的密度與CO₂的密度不同，所以當容器內的密度不變時，即是平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：b、d； 
（4）①作原電池正極或連接電源負極的鐵被保護，作原電池負極或連接電源正極的鐵加速被腐蝕，
故選BD；
②電鍍時，鍍層連接正極，鍍件連接電源負極，在鐵上鍍銅，銅作陽極，鐵作陰極，則A是銅，B是鐵，B上銅離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；
③鋅、鐵、銅金屬活潑性依次減弱，鐵比銅活潑，形成原電池反應時，鐵為負極，銅為正極，而鋅比鐵活潑，形成原電池反應時，鐵為正極，鋅為負極，鐵難以被氧化，鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，
故答案為：鋅、鐵、銅金屬活潑性依次減弱，鍍層破損后在潮濕空氣中形成原電池，鍍鋅鐵鐵為正極受到保護，而鍍銅鐵鐵做負極更容易被腐蝕．

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，平衡常數計算應用，化學平衡三段式列式計算方法，原電池知識等，為高頻考點，注意把握原電池的工作原理以及金屬的防護方法，注意化學平衡三段式列式計算，題目難度中等．