Question

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?（mol^-1
（1）已知：C（石墨）+CO₂ （g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1則反應(yīng)：Fe₂O₃ （S）+3C（石墨）?2Fe（s）+3CO（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）冶煉鐵反應(yīng)  Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1
的平衡常數(shù)表達式K=

 

，溫度降低后，K值

 

．（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（3）在T°C時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=27，在1L恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達到平衡．

	Fe2 O3	CO	Fe	CO2
甲容器	1.0mol	1.0mol	1.0mol	1.0mol
乙容器	1.0mol	2.0mol	1.0mol	1.0mol

①甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為
②下列說法正確的是

 

（填字母）．
a．乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率小于甲容器
b．甲、乙容器中，CO₂的平衡濃度之比為2：3
c．當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強保持不變時，標志反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
d．當(dāng)容器中氣體密度保持不變時，標志反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
（4）鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)，請回答鋼鐵腐蝕與防護過程中的有關(guān)問題．
①圖1哪個裝置可防止鐵棒被腐蝕

 

（填編號）．

②在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕．裝置示意圖如圖2：A電極對應(yīng)的金屬是

 

（寫元素名稱），B電極的電極反應(yīng)式是

 

．
③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因

 

．

Answer 1

考點：有關(guān)反應(yīng)熱的計算,金屬的電化學(xué)腐蝕與防護,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標熱化學(xué)方程式計算反應(yīng)熱；
（2）平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積；根據(jù)溫度對平衡移動的影響判斷溫度對平衡常數(shù)的影響；
（3）①濃度商Qc=1，小于平衡常數(shù)，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，令平衡時參加反應(yīng)的CO為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算，在結(jié)合轉(zhuǎn)化率定義計算；
②a．根據(jù)初始的量，利用K的值結(jié)合三段式求算乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，然后與甲比較；
b．根據(jù)a相關(guān)數(shù)據(jù)分析即可解答；
c．反應(yīng)前后氣體體積相等，反應(yīng)前后壓強不變；
d．根據(jù)CO的密度與CO₂的密度不同分析；
（4）①作原電池正極或連接電源負極的鐵被保護；
②電鍍時，電鍍時，鍍層連接正極，鍍件連接電源負極，鍍層作陽極，鍍件作陰極，電解質(zhì)溶液中含有鍍層金屬元素，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)；
③當(dāng)金屬為原電池負極時，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕．

解答： 解：（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1
②C（石墨）+CO₂ （g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，
依據(jù)蓋斯定律，①+②×3得Fe₂O₃ （S）+3C（石墨）?2Fe（s）+3CO（g）
故△H=（-28.5kJ?mol^-1）+（+172.5kJ?mol^-1）×3=+489kJ?mol^-1，
故答案為：489；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1的平衡常數(shù)表達式K=

c3(co2)

c3(co)

，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進行，平衡常數(shù)增大；
故答案為：

c3(co2)

c3(co)

；增大；
（3）①在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=27，乙容器內(nèi)濃度商Qc=1，小于平衡常數(shù)，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x，則：
             Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）：1                 1
變化量（mol）：x                 x
平衡量（mol）：1-x               1+x
反應(yīng)前后氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故

(1+x)3

(1-x)3

=27，x=0.5，故CO的轉(zhuǎn)化率=

0.5mol

1mol

×100%=50%，
故答案為：50%； 
②a．在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=27，甲容器內(nèi)濃度商Qc=

1

23

=

1

8

，小于平衡常數(shù)，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為y，則：
             Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol）：2                 1
變化量（mol）：y                 y
平衡量（mol）：2-y               1+y
反應(yīng)前后氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故

(1+y)3

(2-y)3

=27，x=1.25，故CO的轉(zhuǎn)化率=

1.25

2

×100%=62.5%＞50%，乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于甲容器，故a錯誤；
b．甲、乙容器中，CO₂的平衡濃度分別為：1+x=1.5mol、1+y=1+1.25=2.25mol，平衡濃度之比為2：3，故b正確；
c．該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，所以容器內(nèi)壓強始終不變，不能用壓強判斷平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．CO的密度與CO₂的密度不同，所以當(dāng)容器內(nèi)的密度不變時，即是平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：b、d； 
（4）①作原電池正極或連接電源負極的鐵被保護，作原電池負極或連接電源正極的鐵加速被腐蝕，
故選BD；
②電鍍時，鍍層連接正極，鍍件連接電源負極，在鐵上鍍銅，銅作陽極，鐵作陰極，則A是銅，B是鐵，B上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：銅；Cu²⁺+2e^-=Cu；
③鋅、鐵、銅金屬活潑性依次減弱，鐵比銅活潑，形成原電池反應(yīng)時，鐵為負極，銅為正極，而鋅比鐵活潑，形成原電池反應(yīng)時，鐵為正極，鋅為負極，鐵難以被氧化，鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，
故答案為：鋅、鐵、銅金屬活潑性依次減弱，鍍層破損后在潮濕空氣中形成原電池，鍍鋅鐵鐵為正極受到保護，而鍍銅鐵鐵做負極更容易被腐蝕．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用，平衡常數(shù)計算應(yīng)用，化學(xué)平衡三段式列式計算方法，原電池知識等，為高頻考點，注意把握原電池的工作原理以及金屬的防護方法，注意化學(xué)平衡三段式列式計算，題目難度中等．