题目内容

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 =" a" kJ  mol－1
（1）已知：
①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g)   ΔH1 =" +" 489.0 kJ  mol－1 
②C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g)            ΔH2 =" +" 172.5 kJ  mol－1
则a =         kJ  mol－1。
（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．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        （填字母）。
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是           （填名称）。
（1）-28.5  （2） 减小
（3）①60% ②ac（漏选得1分，错选不得分）
（4）①bc（漏选得1分，错选不得分） ②锌

试题分析：（1）根据盖斯定律可知?H=ΔH1 -3ΔH2=-28.5kJ?mol?1，所以a="-28.5" 。
（2）因为Fe和Fe2O3为固体，所以平衡常数表达式为： ；因为该反应为放热反应，所以温度升高，平衡向左移动，K值减小。
（3）①根据三段式进行计算：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
变化量（mol）         x         x
平衡量（mol）        1-x         1+x
K===64，计算得到x=0.6，则转化率=60%
②a、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，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，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。
练习册系列答案
相关题目
甲醇是一种重要的可再生能源，工业上可用CO和H2合成。
（1）已知：CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) △H＝—283 kJ·mol—1
CH3OH(l)＋3/2O2(g)＝CO2(g) ＋2H2O(l) △H＝—725kJ·mol—1
若要求得CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示）                                的焓变。
（2）在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下，将CO(g)和H2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图。

根据题意回答下列问题：
①反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝       ；
升高温度，K值          （填“增大”、“减小”
或“不变”）。
②在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝                。
③若其它条件不变，对处于Z点的体系，将体积压缩至原来的1/2，达到新的平衡后，下列有关该体系的说法正确的是           。
a．氢气的浓度与原平衡比减少        b．正、逆反应速率都加快
c．甲醇的物质的量增加              d．重新平衡时n(H2) /n(CH3OH)增大
④据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变，原因是：                                  （写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明）。
氢氟酸（HF）是一种弱酸。25℃时，向20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL 0.1mol/LNaOH溶液充分反应。已知：
HF（aq）＋OH－（aq）＝F－（aq）＋H2O（l）  △H＝－67.7kJ/mol
H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）         △H＝－57.3kJ/mol
根据题意，下列判断或结论正确的是
A．氢氟酸的电离过程是吸热的
B．当V＝20时，溶液中：c（F－）＜c（Na＋）＝0.1mol/L
C．当V＜20时，溶液中离子浓度关系可能为：c（Na＋）＝c（F－）
D．当V＞20时，溶液中离子浓度关系一定为：c（Na＋）＞c（F－）＞c（OH－）＞c（H＋）
将1000 mL 0．1 mol·L－1 BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量；将1000 mL 0．5 mol·L－1 HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将500 mL 1 mol·L－1 H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A．(5a－2b) kJB．(2b－5a) kJ
C．(5a＋2b) kJD．(10a＋4b) kJ
下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

I．已知该产业链中某反应的平衡表常数达式为：K＝，它所对应反应的化学方程式为                                            。
II．二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2．0～10．0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1＝－90．7kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－23．5kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝－41．2kJ·mol－1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为                                         。
830℃时反应③的K＝1．0，则在催化反应室中反应③的K    1．0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2．4 mol/L，5 min后达到平衡，CO的转化率为50％，则5 min内CO的平均反应速率为      　     ；若反应物的起始浓度分别为：c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L；达到平衡后，c(CH3OH)＝2 mol/L，a＝        mol/L。
（3）反应②在t℃时的平衡常数为400，此温度下，在0．5L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c(mol/L)
0．8
1．24
1．24
 
①此时刻v正   v逆（填“大于”“小于”或“等于”
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是                    。
以二甲醚、空气、KOH 溶液为原料，以石墨为电极可直接构成燃料电池，则该电池的负极反应式为                                              ；若以1．12L/min（标准状况）的速率向电池中通入二甲醚，用该电池电解500mL2mol/L CuSO4溶液，通电0．50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为                         
“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状。随着能源的日益紧张，发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义。下图是煤化工产业链之一。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出热值很高的煤炭合成气，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。
（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)            ΔH1＝－393.5 kJ·mol–1          ①
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)      ΔH2＝＋131.3 kJ·mol–1          ②
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= _________kJ·mol–1。在标准状况下，33.6 L的煤炭合成气(设全部为CO和H2)与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应中转移______mole－。
（2）在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是_______
a．体系压强保持不变
b．密闭容器中CO、H2、CH3OH(g)3种气体共存
c．CH3OH与H2物质的量之比为1:2
d．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。

A、B两点的平衡常数_____(填“前者”、“后者”或“一样”)大；达到A、C两点的平衡状态所需的时间tA      tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是_____________(答出两点即可)。
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，是用煤炭气(CO、H2)作负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为：CO + H2－4e－ + 2CO32－= 3CO2+H2O；则该电池的正极反应式为____________。
（1）在298K时，1molCH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式                         。现有CH4和CO的混合气体0.75mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18克液态水，并放出515kJ热量，则CH4和CO的物质的量分别为       、      mol.
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为     极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是      （填字母代号）。
a. CH4—e- + 2O2 ="=" CO2 + 2H2O   
b. CH4—8e- + 10OH- ="=" CO32- + 7H2O
c. O2 + 2H2O + 4 e- ="=" 4OH-  
d. O2—4 e- + 4H+ ="=" 2H2O
（3）在如图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为                ；如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是                     ；若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入      （填物质名称），其质量约为      。
心脏起搏器电源—锂碘电池的电池反应为：2 Li(s) + I2 (s) =" 2" LiI(s)  ΔH
已知：4 Li(s) + O2 (g) =" 2" Li2O(s)            ΔH1
4 LiI(s) + O2 (g) =" 2" I2 (s) + 2 Li2O(s)    ΔH2        则下列说法正确的是(   )
A．ΔH=1/2ΔH1 -ΔH2B．ΔH=1/2ΔH1 +ΔH2
C．ΔH=1/2ΔH1 -1/2ΔH2D．ΔH=1/2ΔH1 +1/2ΔH2
二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚( CH3OCH3)。请回答下列问题：
(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)    △H= －90．8kJ/mol
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=－23．5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  △H=－41．3kJ/mol
总反应：3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) 的△H=           ；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是：
________（填字母代号）。
a．压缩体积     b．加入催化剂  c．减少CO2的浓度  d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚（CH3OCH3）
(2)已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=－23．5kJ/mol
某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度（mol·L-1）
0．40
0．6
0．6
①比较此时正、逆反应速率的大小比较：_________（填“>”、“<”或“=”）。
②该反应的平衡常数的表达式为K=_____,温度升高，该反应的平衡常数K____（填“增大”、“减小”或“不变”）

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