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

（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

则△H=    KJ•mol^-1。

（2）高炉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    。

②下列说法正确的是    （填字母）。

A．当容器内气体密度恒定，表明反应达到平衡状态

B．甲容器中CO的平衡时的速率小于乙容器中CO平衡时的速率

C．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为3：2  

D．增加Fe₂O₃的量可以提高CO的转化率

（4）汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素，一种CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（Z_rO₂）晶体，在高温熔融状态下能传导O^2－（过程中无气体产生），则负极的反应式为    。

 

 

Answer 1

【答案】

 

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

【解析】

试题分析：（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，得到热化学方程式：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=△H₁-3△H₂=-28.5kJ/mol；（2）反应Fe₂O₃（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常数K=，正反应方向为放热方向，升温平衡关系逆向移动，化学平衡常数减小；

（3）①令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：

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

开始（mol）： 1         1        1        1     

变化（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的平衡转化率为0.6mol/1mol×100%=60%；②A．该容器的体积保持不变，根据质量守恒定律知，反应前后混合气体的质量会变，所以容器内气体的密度会变，当容器中气体的密度不再发生变化时，能表明达到化学平衡状态，故A正确；B．该反应是反应前后气体体积没有变化的反应，增加反应物气体的物质的量平衡不发生移动，但乙提高反应物浓度，乙反应容器中平衡是化学反应速率加快，故B正确；C．该反应是反应前后气体体积没有变化的反应，增加反应物气体的物质的量平衡不发生移动，甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为1：2 ；D．固体浓度保持不变，增加Fe₂O₃的量浓度不变，不能提高CO的转化率。（4）通一氧化碳气体的为负极，负极相关的化学方程式：CO-2e^-+2O^2-=CO₃^2-。

考点：本题考查化学平衡计算、化学平衡的判断、对实验数据图象的分析等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识分析问题、解决问题能力．