Question

2．将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位，炼铁高炉中发生的关键反应如下．
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ•mol^-1 
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H=172.46 kJ•mol^-1 
Fe₂O₃+CO→Fe+CO₂ 
已知：2Fe（s）+3/2O₂（g）=Fe₂O₃ （s）△H=-824.21kJ•mol^-1，
根据以上三个热化学方程式，回答下列问题：
（1）CO的燃烧热为282.98KJ/mol，写出其热化学方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282.98KJ/mol；
（2）写出高炉内Fe₂O₃被CO还原为Fe的热化学方程式：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.74kJ•mol^-1． 
（3）炼制1 t（吨）含铁96%的生铁所需焦炭的理论用量是0.3086t，实际生产中所需焦炭远高于理论用量，其原因是焦炭没有被充分利用．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，结合热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=172.46kJ•mol^-1
③2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-824.21kJ•mol^-1
则根据盖斯定律①×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{3}{2}$+③进行分析计算；
（3）根据炼铁的方程式2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO，Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂进行计算．

解答 解：（1）①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ•mol^-1 
②CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H=172.46 kJ•mol^-1 
依据盖斯定律计算①-②得到：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-565.96KJ/mol，
依据燃烧热概念可知，一氧化碳燃烧热为282.98KJ/mol，热化学方程式为：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282.98KJ/mol，
故答案为：282.98KJ/mol，CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282.98KJ/mol；
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=172.46kJ•mol^-1
③2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-824.21kJ•mol^-1
则根据盖斯定律①×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{3}{2}$-③，得Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-393.5×$\frac{3}{2}$-172.46×$\frac{3}{2}$+824.2=-24.74kJ•mol^-1，
故答案为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.74kJ•mol^-1；
（3）设CO质量为x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
84        112
x         0.96t
x=0.72t
设C的质量为y
2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO
24        56
y       0.72t
y=0.3086t
又焦炭没有被充分利用，所以实际生产中所需焦炭远高于理论用量，
故答案为：0.3086；焦炭没有被充分利用．

点评 本题考查盖斯定律的应用以及化学方程式的有关计算，正确应用盖斯定律是解本题关键，题目难度不大．