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【题目】高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=akJ·mol-1

(1)已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=+489.0kJ·mol-1

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

(2)冶炼铁反应的平衡常数表达式K = ,温度升高后,K值 (填“增大”、“不变”或“减小”)。

(3)在T℃时,该反应的平衡常数K=64,在2 L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡。

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的平衡转化率为 。

②下列说法正确的是 (填字母)。

a.若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态

b.甲容器中CO的平衡转化率大于乙的

c.甲、乙容器中,CO的平衡浓度之比为2∶3

d.增加Fe2O3可以提高CO的转化率

(4)采取一定措施可防止钢铁腐蚀。下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液。

①在a~c装置中,能保护铁的是 (填字母)。

②若用d装置保护铁,X极的电极材料应是 (填名称)。

【答案】

(1)-28.5;

(2);减小;

(3)①60%;②ac;

(4)①bc;②锌。

【解析】

试题分析:(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,依据盖斯定律①-②×3得到:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJmol-1,a=-28.5,故答案为:-28.5;

(2)Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJmol-1,平衡常数K=;反应是放热反应,升温平衡逆向进行,平衡常数减小;故答案为:;减小;

(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=64,在2L恒容密闭容器甲中,加入物质反应达到平衡,设消耗一氧化碳物质的量为x

Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

起始量(mol) 1 1 1 1

变化量(mol) x x

平衡量(mol) 1-x 1+x

K===64,计算得到x=0.6,转化率=60%,故答案为:60%;

②Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJmol-1,a.反应前后气体质量变化,体积不变,若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态,故a正确;b.乙容器中一氧化碳增加,相当于增大压强,反应前后体积不变,甲容器中CO的平衡转化率等于乙的转化率,故b错误;c.甲容器中平衡一氧化碳物质的量为0.4mol;乙容器中结合平衡常数计算得到消耗一氧化碳为1.4mol,平衡物质的量为0.6mol,甲和乙容器中CO的平衡浓度之比为0.4+0.6=2:3;故c正确;d.固体量增加不影响化学平衡,增加Fe2O3不能提高CO的转化率,故d错误;故答案为:ac;

(4)①装置中原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护;bc可以保护铁;故答案为:bc;

②装置为原电池,若用d装置保护铁,X极的电极材料应比铁活泼可以选择锌;故答案为:锌。

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