Question

5．高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應為：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=a kJ  mol^-1
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ  mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ  mol^-1
則a=-28.5kJ  mol^-1．
（2）冶煉鐵反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，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(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)，反應經(jīng)過一段時間后達到平衡．

	Fe2O3	CO	Fe	CO21
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60%．
②下列說法正確的是ac（填字母）．
a．若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態(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．
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）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
由蓋斯定律①-②×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）；
（2）K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數(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=$\frac{（1+x）^{3}}{（1-x）^{3}}$=64，解得x=0.6，以此計算轉(zhuǎn)化率；
②a．反應前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，氣體密度為變量；
b．反應前后氣體體積相同，所以增加反應物的物質(zhì)的量，等同于加壓，平衡不移動；
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)可知消耗一氧化碳為1.4mol，平衡物質(zhì)的量為0.6mol；
d．固體量增加不影響化學平衡；
（4）①原電池中正極被保護，電解池中陰極被保護；
②保護鐵，則讓鐵做原電池的正極，X為比鐵活潑的金屬．

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
由蓋斯定律①-②×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=（+489.0kJmol^-1）-（+172.5kJmol^-1）×3=-28.5kJmol^-1，
故答案為：-28.5；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；減��；
（3）①在T℃時，該反應的平衡常數(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=$\frac{（1+x）^{3}}{（1-x）^{3}}$=64，解得x=0.6，轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.6}{1}$×100%=60%，
故答案為：60%；
②a．反應前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．反應前后氣體體積相同，所以增加反應物的物質(zhì)的量，等同于加壓，平衡不移動，平衡轉(zhuǎn)化率相同，故錯誤；
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，故正確；
d．固體量增加不影響化學平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故錯誤；
故答案為：ac；
（4）①a、鐵做陽極，失去電子，故沒有被保護；b、鐵做陰極，被保護；c、鐵做正極，被保護；故選bc；
②保護鐵，則讓鐵做原電池的正極，X活動性比鐵強，可以為鋅，故答案為：鋅．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、轉(zhuǎn)化率計算、電化學應用、蓋斯定律應用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應用能力的考查，綜合性較強，題目難度不大．