Question

【題目】煉鐵高爐中存在以下熱化學(xué)方程式：

Ⅰ.C(s) +CO2(g)==2CO(g) ΔH1=+172.5 kJ·mol-1

Ⅱ.Fe2O3(s) +CO(g)2FeO(s)+CO2(g) ΔH2=-3kJ·mol-1

Ⅲ.FeO(s)+CO(g) Fe(s) +CO2(g) ΔH3=-11 kJ·mol-1

Ⅳ. Fe2O3(s) +3CO(g) 2Fe (s)+3CO2(g) ΔH4

（1）上述反應(yīng)中，ΔH4=__________ kJ·mol-1。

（2）在實(shí)際生產(chǎn)中煉鐵高爐中通人適量的空氣，其主要作用是__________________。

（3）T℃時(shí)，在1L的密閉容器中加入20.0g Fe2O3和3.6gC，只發(fā)生反應(yīng)：2 Fe2O3(s) +3C(s) 4Fe(s) +3CO2(g)，20 min 后達(dá)到平衡，固體質(zhì)量變?yōu)?/span>19.2 g，用CO2 表示的反應(yīng)速率為________。
（4）煉鐵過程中發(fā)生反應(yīng)：2 Fe2O3(s) +3CO(g)2Fe(s) +3CO2(g)。

①下圖中能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù)對(duì)數(shù)值(1g K) 與溫度的關(guān)系的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，原因是__________________。

②1500℃時(shí)，在某體積可變的密閉容器中按物質(zhì)的量比2∶3加入Fe2O3 和CO，則達(dá)平衡時(shí)Fe2O3的轉(zhuǎn)化率是________。

③下列說法能夠提高Fe2O3 的轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

A.升高反應(yīng)體系的溫度 B.加人適量的Na2O 固體

C.對(duì)體系加壓 D.增大CO 在原料中的物質(zhì)的量比

Answer 1

【答案】 -25 與C反應(yīng)產(chǎn)生熱量，制備還原性氣體CO 0.005mol·L-1·min-1 Ⅰ 因?yàn)樵摲磻?yīng)正向放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，K減小，lgK減小 50% BD

【解析】（1）已知Ⅰ.C(s)+CO2(g)==2CO(g) ΔH1=+172.5kJ·mol-1

Ⅱ.Fe2O3(s)+CO(g)2FeO(s)+CO2(g) ΔH2=-3kJ·mol-1

Ⅲ.FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH3=-11kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律，由Ⅱ+Ⅲ×2得反應(yīng)Ⅳ. Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe (s)+3CO2(g) ΔH4=ΔH2+ΔH3×2=-3kJ·mol-1-11kJ·mol-1×2=-25kJ·mol-1；（2）在實(shí)際生產(chǎn)中煉鐵高爐中通入適量的空氣，其主要作用是與C反應(yīng)產(chǎn)生熱量，制備還原性氣體CO；

（3）根據(jù)反應(yīng)2Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g) 固體減少的質(zhì)量為生成的二氧化碳的質(zhì)量，即(20.0+3.6-19.2)g=4.4g，物質(zhì)的量為0.1mol，用CO2表示的反應(yīng)速率為=0.005mol·L-1·min-1；（4）①因?yàn)樵摲磻?yīng)正向放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，K減小，lgK減小，圖中能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù)對(duì)數(shù)值(1gK)與溫度的關(guān)系的是Ⅰ；②1500℃時(shí)，lgK=0，則K==1，根據(jù)反應(yīng)2 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)，則參與反應(yīng)的CO和剩余的CO相等，在某體積可變的密閉容器中按物質(zhì)的量比2∶3加入Fe2O3和CO，則達(dá)平衡時(shí)Fe2O3的轉(zhuǎn)化率與CO的轉(zhuǎn)化率相等，為50%；③反應(yīng)2 Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g)是氣體體積增大的放熱反應(yīng)，A.升高反應(yīng)體系的溫度，平衡逆向移動(dòng)，Fe2O3轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)A不選；B.加入適量的Na2O固體與二氧化碳反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，Fe2O3轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)B選；C.對(duì)體系加壓，平衡向氣體體積縮小的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，Fe2O3轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)C不選； D.增大CO在原料中的物質(zhì)的量比，更多的Fe2O3消耗，轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)D選；答案選BD。