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)

ΔH＝a kJ·mol－1。

(1)已知：①Fe2O3(s)＋3C(s，石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)

ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1；

②C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1。則a＝________。

(2)冶煉鐵反應(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2 L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(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下列說法正確的是________(填字母)。

a．若容器內(nèi)氣體密度恒定時(shí)，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

b．增加Fe2O3的量，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率

c．甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的平衡轉(zhuǎn)化率

d．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為2∶3

(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、b、c裝置中能保護(hù)鐵的是________(填字母)。

②若用d裝置保護(hù)鐵，X極的電極材料應(yīng)是________(填名稱)。

(5)25 ℃時(shí)有關(guān)物質(zhì)的溶度積如下：Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.64×10－39。25 ℃時(shí)，向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的pH＝8時(shí)，c(Mg2＋)∶c(Fe3＋)＝________。

Answer 1

【解析】　(1)根據(jù)蓋斯定律可知，已知反應(yīng)的ΔH＝ΔH1－3ΔH2＝489.0 kJ·mol－1－3×172.5 kJ·mol－1＝－28.5 kJ·mol－1。

(2)冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝，溫度升高后，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，所以K值減小。

(3)①反應(yīng)開始時(shí)，CO、CO2的物質(zhì)的量濃度均為0.5 mol·L－1，設(shè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的CO物質(zhì)的量濃度為x，則平衡時(shí)CO、CO2的物質(zhì)的量濃度分別為(0.5－x)mol/L、(0.5＋x) mol/L，則有＝64，等式兩邊開立方得＝4，解得x＝0.3，則CO的轉(zhuǎn)化率為0.3÷0.5×100%＝60%。

②該反應(yīng)的氣體是由CO轉(zhuǎn)化為CO2，故氣體的質(zhì)量增加，容器體積不變，故氣體密度為變化量，當(dāng)氣體的密度不變時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，a項(xiàng)正確；Fe2O3為固體，增加其用量不會影響平衡，b項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物中氣體只有一種，故盡管乙容器中的CO用量增加，但不會影響轉(zhuǎn)化率，c項(xiàng)錯(cuò)誤；將甲、乙中CO2的物質(zhì)的量進(jìn)行極端轉(zhuǎn)換，得起始時(shí)CO氣體的物質(zhì)的量之比為2∶3，則平衡時(shí)CO物質(zhì)的量濃度之比為2∶3，d項(xiàng)正確。

(4)①a裝置中鐵連接電源的正極，為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，加速其腐蝕，a錯(cuò)誤；b裝置中鐵連接電源的負(fù)極，為陰極，能保護(hù)鐵不被腐蝕，是外接電源的陰極保護(hù)法，b正確；c裝置中，鋅比鐵活潑，鋅作負(fù)極，鐵被保護(hù)，是犧牲陽極的陰極保護(hù)法，c正確。

②若d裝置能夠保護(hù)鐵，則X的活潑性應(yīng)比鐵活潑，使右側(cè)裝置為原電池，左側(cè)裝置為電解池，構(gòu)成外接電源的陰極保護(hù)法，X可以是Zn、Al等活潑的金屬。

(5)根據(jù)Ksp計(jì)算公式可得：

＝，＝＝

＝2.125×1021。

【答案】　(1)－28.5　(2)　減小

(3)①60%�、赼d　(4)①bc　②鋅

(5)2.125×1021