Question

高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：

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

则a =          kJ  mol^－1。

（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K =        ，温度升高后，K值         （填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2 L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	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的平衡转化率为         。

② 下列说法正确的是          （填字母）。

a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态

b．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的

c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2∶3

d．增加Fe₂O₃可以提高CO的转化率

（4）采取一定措施可防止钢铁腐蚀。下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液。

①在a～c装置中，能保护铁的是         （填字母）。

②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是            （填名称）。

Answer

（1）-28.5   （2）  减小

（3）①60%  ②ac（漏选得1分，错选不得分）

（4）①bc（漏选得1分，错选不得分）  ②锌

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律可知∆H= ΔH1 -3ΔH2=-28.5kJ•mol‾1，所以a=-28.5 。

（2）因为Fe和Fe2O3为固体，所以平衡常数表达式为： ；因为该反应为放热反应，所以温度升高，平衡向左移动，K值减小。

（3）①根据三段式进行计算：设消耗一氧化碳物质的量为x

          Fe2O3（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO2（g）

起始量（mol）          1          1

变化量（mol）         x          x

平衡量（mol）        1-x         1+x

K===64，计算得到x=0.6，则转化率=60%

②a、反应前后气体质量变化，体积不变，若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态，正确；b、乙容器中一氧化碳增加，相当于增大压强，反应前后体积不变，甲容器中CO的平衡转化率等于乙的转化率错误；c、甲容器中平衡一氧化碳物质的量为0.4mol；乙容器中结合平衡常数计算得到消耗一氧化碳为1.4mol，平衡物质的量为0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡浓度之比为0.4+0.6=2：3，正确；d、固体量增加不影响化学平衡，增加Fe2O3不能提高CO的转化率，故d错误，故答案为：ac 。

（4）①装置中原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护；bc可以保护铁；故答案为：bc。

②装置为原电池，若用d装置保护铁，X极的电极材料应比铁活泼可以选择锌。

考点：本题考查热化学方程式和盖斯定律计算应用，平衡常数计算应用，化学平衡三段式列式计算方法，原电池原理的分析判断。