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）

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2 L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．若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態(tài)

b．增加Fe2O3的量，可以提高CO的轉化率

c．甲容器中CO的平衡轉化率大于乙的平衡轉化率

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裝置中能保護鐵的是________（填字母）。

②若用d裝置保護鐵，X極的電極材料應是________（填名稱）。

（5）25 ℃時有關物質的溶度積如下：Ksp[Mg（OH）2]＝5.61×10－12，Ksp[Fe（OH）3]＝2.64×10－39。25 ℃時，向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，當兩種沉淀共存且溶液的pH＝8時，c（Mg2＋）∶c（Fe3＋）＝________。

 

Answer 1

（1）－28.5　（2） 減小

（3）①60%　②ad�。�4）①bc　②鋅

（5）2.125×1021

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

（2）冶煉鐵反應的平衡常數表達式K＝，溫度升高后，平衡向吸熱反應方向移動，所以K值減小。

（3）①反應開始時，CO、CO2的物質的量濃度均為0.5 mol·L－1，設反應中轉化的CO物質的量濃度為x，則平衡時CO、CO2的物質的量濃度分別為（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的轉化率為0.3÷0.5×100%＝60%。

②該反應的氣體是由CO轉化為CO2，故氣體的質量增加，容器體積不變，故氣體密度為變化量，當氣體的密度不變時，說明反應已達到平衡狀態(tài)，a項正確；Fe2O3為固體，增加其用量不會影響平衡，b項錯誤；該反應中的反應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，但不會影響轉化率，c項錯誤；將甲、乙中CO2的物質的量進行極端轉換，得起始時CO氣體的物質的量之比為2∶3，則平衡時CO物質的量濃度之比為2∶3，d項正確。

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

②若d裝置能夠保護鐵，則X的活潑性應比鐵活潑，使右側裝置為原電池，左側裝置為電解池，構成外接電源的陰極保護法，X可以是Zn、Al等活潑的金屬。

（5）根據Ksp計算公式可得：

＝，

＝＝＝2.125×1021。