Question

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)為：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g） △H
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g） △H₁="+489.0" KJ·mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g） △H₂=+172.5KJ·mol^-1
則△H=   KJ?mol^-1。
（2）高爐煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=   ，溫度升高后，K值   （填“增大”、“不變”或“減小”）。
（3）在T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)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的平衡轉(zhuǎn)化率為   。
②下列說(shuō)法正確的是   （填字母）。
A．當(dāng)容器內(nèi)氣體密度恒定，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B．甲容器中CO的平衡時(shí)的速率小于乙容器中CO平衡時(shí)的速率
C．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為3：2  
D．增加Fe₂O₃的量可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
（4）汽車尾氣是城市空氣污染的一個(gè)重要因素，一種CO分析儀的傳感器可測(cè)定汽車尾氣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)，該分析儀的工作原理類似燃料電池，其中電解質(zhì)是氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（Z_rO₂）晶體，在高溫熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2－（過(guò)程中無(wú)氣體產(chǎn)生），則負(fù)極的反應(yīng)式為   。

Answer 1

（1）-28.5kJ/mol  (2)  K= ，減小 （3）①60％ ②AB； （4）CO-2e^-+2O^2-=CO₃^2-

試題分析：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁ ="+489.0" KJ·mol^-1①  C（石墨）+CO₂ （g）=2CO（g）△H₂ =+172.5KJ·mol^-1②；由①-②×3，得到熱化學(xué)方程式：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=△H₁-3△H₂=-28.5kJ/mol；（2）反應(yīng)Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常數(shù)K=，正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱较颍�升溫平衡關(guān)系逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小；
（3）①令平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
開始（mol）： 1         1        1        1     
變化（mol）： n         n        n        n
平衡（mol）： 1-n       1-n      1+ n     1+ n
所以K==（n+1）³/(1-n)³=64，解得n=0.6，所以CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.6mol/1mol×100%=60%；②A．該容器的體積保持不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量會(huì)變，所以容器內(nèi)氣體的密度會(huì)變，當(dāng)容器中氣體的密度不再發(fā)生變化時(shí)，能表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故A正確；B．該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，增加反應(yīng)物氣體的物質(zhì)的量平衡不發(fā)生移動(dòng)，但乙提高反應(yīng)物濃度，乙反應(yīng)容器中平衡是化學(xué)反應(yīng)速率加快，故B正確；C．該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，增加反應(yīng)物氣體的物質(zhì)的量平衡不發(fā)生移動(dòng)，甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為1：2 ；D．固體濃度保持不變，增加Fe₂O₃的量濃度不變，不能提高CO的轉(zhuǎn)化率。（4）通一氧化碳?xì)怏w的為負(fù)極，負(fù)極相關(guān)的化學(xué)方程式：CO-2e^-+2O^2-=CO₃^2-。