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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) △H= -28.5 kJ·(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2(g)2CO(g) △H=" +" 172.5 kJ·mol-1
则反应:Fe2O3(S) +3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) △H=        kJ·mol-1
(2)冶炼铁反应  Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ·mol-1的平衡常数表达式K=          ,温度降低后,K值          .(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L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.
 
Fe2 O3
CO
Fe
CO2
甲容器
1.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
乙容器
1.0 mol
2.0 mol
1.0 mol
1.0 mol
 
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.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3
c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态
d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态
(4)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀   (填编号)。

②在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图:A电极对应的金属是     (写元素名称),B电极的电极反应式是       
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因                       

(1)(2分)489
(2)(2分)(1分);增大(1分)
(3)75%(1分);b,d(2分)
(4)(7分)BD(2分);铜(1分);Cu2++2e?="Cu" (2分)
锌、铁、铜金属活泼性依次减弱。镀层破损后在潮湿空气中形成原电池,镀锌铁铁为正极受到保护,而镀铜铁铁做负极更容易被腐蚀。(2分)

试题分析:(1)根据盖斯定律,要求反应的?H与已知两个反应?H的关系为:?H = ?H1 +3?H2,代入数据可得结果。
(2)Fe2O3、Fe为固体,所以平衡常数表达式只含气体CO、CO2;该反应正反应放热,所以降低温度,化学平衡正向移动,平衡常数增大。
(3)①设转化的CO浓度为x,按照三段式带入数据:
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)
初始浓度:            1.0                    1.0
转化浓度:            x                       x
平衡浓度:           1.0-x                    1.0+ x
带入平衡常数表达式:(1.0+x)3÷(1.0-x)3="27" 得x=0.5,
CO的转化率为:0.5÷1.0×100%=50%
②按照①的计算方法可求出乙容器中CO转化率为62.5%,故a项错误;甲容器CO2平衡浓度为1.5mol?L?1, 乙容器CO2平衡浓度为2.25mol?L?1,可得浓度之比为2:3,b项正确;本反应气体系数不变,所以压强保持不变,不能说明反应达到平衡,c项错误;当容器中气体密度保持不变时,说明气体质量不再变化,反应达到平衡,d项正确。
(4)B中铁为原电池的正极,D中铁为电解池的阴极,可防止铁棒被腐蚀;铜为镀层金属,为阳极材料,阴极为Cu2+得电子,镀层破损后,形成原电池,若铁为正极可防止腐蚀,若铁为负极则加快腐蚀速度。
练习册系列答案
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近年来,以天然气等为原料合成甲醇的难题被一一攻克,极大地促进了甲醇化学的发展。
(1)与炭和水蒸气的反应相似,以天然气为原料也可以制得CO和H2,该反应的化学方程式为_________。
(2)合成甲醇的一种方法是以CO和H2为原料,其能量变化如图所示:

由图可知,合成甲醇的热化学方程式为________________________________________。
(3)以CO2为原料也可以合成甲醇,其反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在lL的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下发生反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时问变化如图所示:

则下列说法正确的是_________________(填字母);
A.3min时反应达到平衡
B.0~10min时用H2表示的反应速率为0.225mol·-1·min-1
C.CO2的平衡转化率为25%
D.该温度时化学平衡常数为(mol/L)-2
②在相同温度、相同容积的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
容器1
容器2
容器3
反应物投入量(始态)
1molCO2、3molH2
0.5molCO2、1.5molH2
1molCH3OH、1molH2O
CH3OH的平衡浓度/mol?L-1
c1
c2
c3
平衡时体系压强/Pa
p1
p2
p3
 
则下列各量的大小关系为c1___________c3,p2_________p3(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(4)近年来,甲醇燃料电池技术获得了新的突破,如图所示为甲醇燃料电池的装置示意图。电池工作时,分别从b、c充入CH3OH、O2,回答下列问题:

①从d处排出的物质是___________,溶液中的质子移向电极__________(填“M”或“N”);
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为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应的措施。化学反应的焓变一般通过实验进行测定,也可进行理论推算。
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a=     ,b=      。又知1mol液态水转化成气态水吸收44 kJ能量,则氢气完全燃烧生成液态水时的热化学方程式为                              
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②C(石墨)+O2(g)= CO2(g)   ΔH2= —393.5 kJ?mol-1
③H2(g)+O2(g)=H2O(l)     ΔH3= ─285.8 kJ?mol-1
④C(石墨)+2H2(g)= CH4(g)  ΔH4
试根据盖斯定律求出石墨生成甲烷的反应热ΔH4=             

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