Question

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發生的主要反應為：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=akJmol^-1
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
則a=

-28.5

kJ  mol^-1．
（2）冶煉鐵反應的平衡常數表達式K=

c3(CO2)

c3(CO)

，溫度升高后，K值

減小

（填“增大”、“不變”或“減小”）
（3）在T℃時，該反應的平衡常數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，反應經過一段時間后達到平衡．

	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的平衡轉化率為

60%

．
②下列說法正確的是

ac

（填字母）．
a．若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態
b．甲容器中CO的平衡轉化率大于乙的
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．
①在a～c裝置中，能保護鐵的是

bc

（填字母）．
②若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應是

鋅

（填名稱）．

Answer 1

分析：（1）依據熱化學方程式 和蓋斯定律計算分析判斷；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
依據平衡常數概念寫出表達式，反應是吸熱反應，升溫平衡逆向進行；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質反應達到平衡，依據平衡三段式列式計算結合轉化率概念計算得到；
 ②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．反應前后氣體質量變化，體積不變，若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態；
b．乙容器中一氧化碳增加，相當于增大壓強，反應前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉化率等于乙的轉化率；
c．依據平衡三段式計算平衡物質的量；計算甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比；
d．固體量增加不影響化學平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉化率；
（4）①原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護；
  ②裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑；

解答：解：（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
依據蓋斯定律①-②×3得到
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a=-28.5
故答案為：-28.5；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
平衡常數K=

c3(CO2)

c3(CO)

；反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數減小；
故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；減小；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質反應達到平衡，設消耗一氧化碳物質的量為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=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，計算得到x=0.6
轉化率=60%
故答案為：60%；            
 ②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．反應前后氣體質量變化，體積不變，若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態，故a正確；
b．乙容器中一氧化碳增加，相當于增大壓強，反應前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉化率等于乙的轉化率，故b錯誤；
c．甲容器中平衡一氧化碳物質的量為0.4mol；乙容器中結合平衡常數計算得到消耗一氧化碳為1.4mol，平衡物質的量為0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡濃度之比為0.4+0.6=2：3；故c正確；
d．固體量增加不影響化學平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉化率，故d錯誤；
故答案為：ac；
（4）①裝置中原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護；bc可以保護鐵；
故答案為：bc；
②裝置為原電池，若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應比鐵活潑可以選擇鋅；
故答案為：鋅；

點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算應用，平衡常數計算應用，化學平衡三段式列式計算方法，原電池原理的分析判斷，題目難度中等．