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=akJ·mol^-1

(1)已知：①Fe₂O₃(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)   ΔH₁=+489.0kJ·mol^-1

②C(石墨)+CO₂(g)=2CO(g)   ΔH₂=+172.5kJ·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；

(4)①bc；②锌。

【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：考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，平衡常数计算应用，化学平衡的计算，原电池原理的相关知识。