【題目】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=akJ/mol

(1)己知:

Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) H1=+489.0kJ/mol

C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) H2=+172.5kJ/mol

a=______kJ/mol。

(2)冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=_______,溫度升高后,K ____(填增大不變減小)。

(3)T時,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)過一段時間后達到平衡。

甲容器中CO 的平衡轉(zhuǎn)化率為___________。

下列說法正確的是________(填字母)。

a.若容器內(nèi)氣體密度恒定時,標志反應(yīng)達到平衡狀態(tài)

b.甲容器中CO 的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的

c.甲、乙容器中,CO的平衡濃度之比為2:3

d增加Fe2O3可以提高CO的轉(zhuǎn)化率

(4)采取一定措施可防止鋼鐵腐蝕。下列裝置中的燒杯里均盛有等濃度、等體積的NaCl溶液。

在ac裝置中,能保護鐵的是________(填字母)。

若用d裝置保護鐵,X極的電極材料應(yīng)是________(填名稱)。

【答案】(1)-28.5;(2);減。唬3)60%;ac;(4)bc;鋅。

【解析】

試題分析:(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H1=“+”489.0kJ/mol;②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) △H2=“+”172.5kJ/mol;①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g),根據(jù)蓋斯定律得到反應(yīng)的焓變=+489.0kJ/mol -3×(+172.5kJ/mol)=-28.5kJ/mol。所以a=-28.5;(2)化學(xué)平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)達到平衡時各種生成物濃度冪之積與各種反應(yīng)物濃度冪之積的比,所以根據(jù)反應(yīng)方程式Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)可知冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=;該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),根據(jù)平衡移動原理:升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,所以溫度升高后,平衡逆向移動,化學(xué)平衡常數(shù)K值減;(3)①在T℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64,在2L恒容密閉容器甲中,加入物質(zhì)反應(yīng)達到平衡,設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x

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

起始量(mol) 1 1 1 1

變化量(mol) x x

平衡量(mol) 1-x 1+x

K== (1+x)3÷(1x)3=64,計算得到x=0.6,所以CO的轉(zhuǎn)化率是60%;

Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5kJ/mol。a.反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化,體積不變,若容器內(nèi)氣體密度恒定時,標志反應(yīng)達到平衡狀態(tài),正確;b.乙容器中一氧化碳增加,將乙中CO用K=64,代入三段式計算求得CO減少了1.7mol,故CO的轉(zhuǎn)化率為(1.7÷2.0)×100%=70%,轉(zhuǎn)化率乙大,錯誤c.甲容器中平衡一氧化碳物質(zhì)的量為0.4mol;乙容器中結(jié)合平衡常數(shù)計算得到消耗一氧化碳為1.4mol,平衡物質(zhì)的量為0.6mol,甲和乙容器中CO的平衡濃度之比為0.4+0.6=2:3;正確d.固體量增加不影響化學(xué)平衡,增加Fe2O3不能提高CO的轉(zhuǎn)化率,錯誤。(4)①a是電解池,F(xiàn)e作陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),被腐蝕,錯誤;B.該裝置是電解池,F(xiàn)e作陰極,發(fā)生還原反應(yīng),F(xiàn)e被保護,正確;C.是原電池,由于金屬活動性Zn>Fe,所以Fe作正極,被保護,正確;D.該裝置一個是原電池,一個為電解池,由于X活動性不能確定,所以Fe可能被氧化,也可能被還原,錯誤;②若用d裝置保護鐵,則X的活動性要比Fe強,X極的電極材料應(yīng)是鋅或鋁等金屬材料。

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(2)1mol乙和足量甲反應(yīng)可生成 mol B物質(zhì);1mol丙和足量甲反應(yīng)可生成 mol B物質(zhì);

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