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）a= -28.5 kJ mol－1

（2） 减小

（3）①60 % ②ac

（4）①bc

②锌 （答案合理即给分）

【解析】

试题分析：：（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

依据盖斯定律①-②×3得到Fe2O3（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJmol-1

a=-28.5 故答案为：-28.5；

（2）Fe2O3（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJmol-1

平衡常数K=；反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小；

故答案为：；减小；

（3）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲中，加入物质反应达到平衡，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 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 转化率=60%，故答案为：60%；

②Fe2O3（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJmol-1

a．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，故a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，故b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；故c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；故答案为：锌；

考点：盖斯定律进行有关反应热的计算，化学电源新型电池，化学平衡建立的过程，化学平衡常数的含义