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分)

（2）K =             (1分)      减小  (1分)

（3）①60 %   (2分)          ②ac  (2分)

（4）①bc   (2分)    ②锌   (答案合理即给分)   (2分)

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，a=∆H1-3∆H2= -28.5 kJ  mol－1 

（2）因为只有CO、CO2为气体，所以（2）K =

因为该反应为放热反应，所以温度升高后，平衡逆向移动，K值减小。

（3）①设甲容器中CO的平衡转化率为a，根据三段式进行计算

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

起始浓度（mol•L‾1）         0.5                0.5

转化浓度（mol•L‾1）         0.5a               0.5a

平衡浓度（mol•L‾1）        0.5-0.5a            0.5+0.5a

K=（0.5+0.5a）3 ÷（ 0.5-0.5a）3=64，可得a=60%

② 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，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，错误。

（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。