Question

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）△H=akJmol^-1
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
则a=

-28.5

kJ  mol^-1．
（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K=

c3(CO2)

c3(CO)

，温度升高后，K值

减小

（填“增大”、“不变”或“减小”）
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L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

60%

．
②下列说法正确的是

ac

（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

bc

（填字母）．
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是

锌

（填名称）．

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式 和盖斯定律计算分析判断；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
依据平衡常数概念写出表达式，反应是吸热反应，升温平衡逆向进行；
（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，依据平衡三段式列式计算结合转化率概念计算得到；
 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；
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；
c．依据平衡三段式计算平衡物质的量；计算甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比；
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；
（4）①原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护；
  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；

解答：解：（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=

c3(CO2)

c3(CO)

；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：

c3(CO2)

c3(CO)

；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=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=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；

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，平衡常数计算应用，化学平衡三段式列式计算方法，原电池原理的分析判断，题目难度中等．