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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(s,石墨)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH1=
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高炉炼铁是冶炼铁的主要方法,发生的主要反应为:Fe 2 O 3 (s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO 2 (g) ΔH=a kJ·mol -1 。 (1)已知:①Fe 2 O 3 (s)+3C(s,石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH 1 =+489.0 kJ·mol -1 ; ②C(s,石墨)+CO 2 (g)=2CO(g) ΔH 2 =+172.5 kJ·mol -1 。则a=________。 (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。
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.增加Fe 2 O 3 的量,可以提高CO的转化率 c.甲容器中CO的平衡转化率大于乙的平衡转化率 d.甲、乙容器中,CO的平衡浓度之比为2∶3 (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、b、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)。 (5)25 ℃时有关物质的溶度积如下:K sp [Mg(OH) 2 ]=5.61×10 -12 ,K sp [Fe(OH) 3 ]=2.64×10 -39 。25 ℃时,向含有Mg 2 + 、Fe 3 + 的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg 2 + )∶c(Fe 3 + )=________。 |
▼优质解答
答案和解析
(1)-28.5 (2) 减小 (3)①60% ②ad (4)①bc ②锌 (5)2.125×10 21 |
(1)根据盖斯定律可知,已知反应的ΔH=ΔH 1 -3ΔH 2 =489.0 kJ·mol -1 -3×172.5 kJ·mol -1 =-28.5 kJ·mol -1 。
(2)冶炼铁反应的平衡常数表达式K= ,温度升高后,平衡向吸热反应方向移动,所以K值减小。 (3)①反应开始时,CO、CO 2 的物质的量浓度均为0.5 mol·L -1 ,设反应中转化的CO物质的量浓度为x,则平衡时CO、CO 2 的物质的量浓度分别为(0.5-x)mol/L、(0.5+x) mol/L,则有 =64,等式两边开立方得 =4,解得x=0.3,则CO的转化率为0.3÷0.5×100%=60%。 ②该反应的气体是由CO转化为CO 2 ,故气体的质量增加,容器体积不变,故气体密度为变化量,当气体的密度不变时,说明反应已达到平衡状态,a项正确;Fe 2 O 3 为固体,增加其用量不会影响平衡,b项错误;该反应中的反应物和生成物中气体只有一种,故尽管乙容器中的CO用量增加,但不会影响转化率,c项错误;将甲、乙中CO 2 的物质的量进行极端转换,得起始时CO气体的物质的量之比为2∶3,则平衡时CO物质的量浓度之比为2∶3,d项正确。 (4)①a装置中铁连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应,加速其腐蚀,a错误;b装置中铁连接电源的负极,为阴极,能保护铁不被腐蚀,是外接电源的阴极保护法,b正确;c装置中,锌比铁活泼,锌作负极,铁被保护,是牺牲阳极的阴极保护法,c正确。 ②若d装置能够保护铁,则X的活泼性应比铁活泼,使右侧装置为原电池,左侧装置为电解池,构成外接电源的阴极保护法,X可以是Zn、Al等活泼的金属。 (5)根据K sp 计算公式可得: = , = = 相关问答
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