Question

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

（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）高爐煉鐵反應的平衡常數表達式K=    ，溫度升高后，K值    （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    。

②下列說法正確的是    （填字母）。

A．當容器內氣體密度恒定，表明反應達到平衡狀態(tài)

B．甲容器中CO的平衡時的速率小于乙容器中CO平衡時的速率

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的轉化率

（4）汽車尾氣是城市空氣污染的一個重要因素，一種CO分析儀的傳感器可測定汽車尾氣是否符合排放標準，該分析儀的工作原理類似燃料電池，其中電解質是氧化釔（Y₂O₃）的氧化鋯（Z_rO₂）晶體，在高溫熔融狀態(tài)下能傳導O^2－（過程中無氣體產生），則負極的反應式為    。

 

 

Answer 1

【答案】

 

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

【解析】

試題分析：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁ =+489.0 KJ·mol^-1 ①  C（石墨）+CO₂ （g）=2CO（g）△H₂ =+172.5KJ·mol^-1 ②；由①-②×3，得到熱化學方程式：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=△H₁-3△H₂=-28.5kJ/mol；（2）反應Fe₂O₃（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常數K=，正反應方向為放熱方向，升溫平衡關系逆向移動，化學平衡常數減��；

（3）①令平衡時CO的物質的量變化為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的平衡轉化率為0.6mol/1mol×100%=60%；②A．該容器的體積保持不變，根據質量守恒定律知，反應前后混合氣體的質量會變，所以容器內氣體的密度會變，當容器中氣體的密度不再發(fā)生變化時，能表明達到化學平衡狀態(tài)，故A正確；B．該反應是反應前后氣體體積沒有變化的反應，增加反應物氣體的物質的量平衡不發(fā)生移動，但乙提高反應物濃度，乙反應容器中平衡是化學反應速率加快，故B正確；C．該反應是反應前后氣體體積沒有變化的反應，增加反應物氣體的物質的量平衡不發(fā)生移動，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的轉化率。（4）通一氧化碳氣體的為負極，負極相關的化學方程式：CO-2e^-+2O^2-=CO₃^2-。

考點：本題考查化學平衡計算、化學平衡的判斷、對實驗數據圖象的分析等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題能力．