钢铁工业在我国国民经济中处于十分重要的位置.工业上采用高炉炼铁.常用赤铁矿.焦炭.空气与熔剂作原料．已知赤铁矿被还原剂还原是逐级进行的.还原时温度及CO.CO2平衡混合气中CO的体积分数的关系如图:(1)在温度低于570℃时.还原分两阶段完成.在温度高于570℃时.依次发生的还原反应是: (用图中a b c d填空)．(2)为减少高炉� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

钢铁工业在我国国民经济中处于十分重要的位置，工业上采用高炉炼铁，常用赤铁矿、焦炭、空气与熔剂（石灰石）作原料．已知赤铁矿被还原剂还原是逐级进行的，还原时温度及CO、CO₂平衡混合气中CO的体积分数的关系如图：
（1）在温度低于570℃时，还原分两阶段完成，在温度高于570℃时，依次发生的还原反应是：

（用图中a b c d填空）．
（2）为减少高炉炼铁时含CO的尾气排放，下列研究方向不可取的是

．
a．其他条件不变，增加高炉的高度
b．调节还原时的炉温
c．增加原料中焦炭与赤铁矿的比例
d．将生成的铁水及时移除
（3）已知下列反应数值：
①Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H₁=-26.7kJ?mol^-1
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H₂=-50.8kJ?mol^-1
③Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）△H₃=-36.5kJ?mol^-1
④FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO₂（g）△H₄，则反应④△H₄=

kJ?mol^-1．
（4）1100℃时，反应FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常数K=0.4．现在一密闭容器中加入7.2g FeO，同时通入4.48L的CO（标准状况），将其升温1100℃，并维持温度不变，达平衡时，FeO的转化率为

．
（5）氢气将会成为21世纪最理想的能源，也是日下较完美的炼铁还原剂，现已部分使用于低碳钢的炼制中．用甲烷制氢是一种廉价的制氢方法．有关的热化学方程式如下：
CH₄ （g）+0.5O₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=-36kJ?mol^-1…（a）
CH₄ （g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+216kJ?mol^-1…（b）
①为何多用反应（b）制氢气

．
②工业上将甲烷和水蒸气反应后的混合气体进行如下反应CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），再在1000℃下，用过高压水蒸汽洗涤混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气．高温高压处理的理由是

．

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的调控作用

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）由图可知在温度低于570℃时，发生反应为3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂，Fe₃O₄+4CO=3Fe+4CO₂．在温度高于570℃时，发生的还原反应有3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂，Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂，FeO+CO=Fe+CO₂．根据铁元素的化合价判断发生反应的顺序；
（2）为减少高炉冶铁时，含CO的尾气排放，应是平衡向正反应移动，根据平衡移动分析；
（3）根据盖斯定律构造目标热化学方程式；
（4）令转化率的CO的物质的量为xmol，根据三段式用x表示出平衡时一氧化碳与二氧化碳的浓度，代入平衡常数计算x值，根据方程式可知转化的FeO的物质的量n（FeO）=n（CO），计算转化的FeO质量，最后利用转化率定义计算；
（5）①a不好控制氧气的量，易产生二氧化碳等杂质；
②依据化学反应速率和反应物的转化率，生成物的溶解性分析判断条件的选择．

解答： 解：（1）由图可知在温度低于570℃时，发生反应bcd，由铁元素的化合价降低可知，依次发生的还原反应有
3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂，Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂，FeO+CO=Fe+CO₂．故反应顺序为cdb．
故答案为：cdb；
（2）（a）其它条件不变，增加高炉的高度，不影响平衡移动，不能减小一氧化碳的排放，故a错误；
（b）反应为吸热反应，调节还原时的炉温，有利于平衡向正反应进行，降低一氧化碳的含量，故b正确；
（c）焦炭与赤铁矿是固体，增加原料中焦炭与赤铁矿的比例，不影响平衡移动，不能减小一氧化碳的排放，故c错误；
（d）生成的铁水为液态，将生成的铁水及时移出，不影响平衡移动，不能减小一氧化碳的排放，故d错误．
故选：acd；
（3）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO ₂（g）△H₁=-26.7kJ?mol^-1；
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H₂=-50.8kJ?mol^-1；
③Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂ （g）△H₃=-36.5kJ?mol^-1；
由盖斯定律可知，①×3-②-③×2得6FeO（s）+6CO（g）=6Fe（s）+6CO₂（g）△H=3△H₁-△H₂-2△H₁，
所以△H₄=

△H=

（3△H₁-△H₂-2△H₁）=

×[3×（-26.7kJ?mol^-1）-（-50.8kJ?mol^-1）-2×（-36.5kJ?mol^-1）]=7.3kJ?mol^-1．
故答案为：7.3．
（4）4.48LCO（已折合为标准状况）物质的量为

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，令转化率的CO的物质的量为xmol，则：
           FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g），
开始（mol）：0.2             0
变化（mol）：x               x
平衡（mol）：0.2-x              x
一氧化碳的系数等于二氧化碳的系数，故可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，
所以

0.2-x

=0.4，解得x=

mol
由方程式可知，转化的FeO的物质的量n（FeO）=n（CO）=

mol，
所以FeO的转化率为

mol×72g/mol

7.2g

×100%=57.1%，故答案为：57.1%；
（5）①反应a中，氧气的量不好控制，易生成二氧化碳等杂质，故答案为：a不好控制氧气的量，易产生二氧化碳等杂质；
②CO（g）+H₂O（g）?H₂ （g）+CO₂（g）△H＜0，再在1000℃下，用过高压水蒸气洗涤混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气．高压高温处理的理由是高温用利于提高反应速率，过高压水蒸气有利于平衡正向进行，提高一氧化碳转化率，生成的二氧化碳中等溶解性；
故答案为：高温有利于提高反应速率，过高压水蒸气条件下CO转化率增大，且二氧化碳在水中的溶解度也增大．

点评：本题考查范围广、题目难度大，注意对图象的正确分析和三段式法在平衡计算中的应用．

练习册系列答案

A、K_sp（AgI）小于K_sp（AgCl）g，AgI不能转化为AgCl

B、两种难溶物的K_sp相差越大，难溶物就越容易转化为更难溶的难溶物

C、AgI比AgCl更难溶于水，所以AgCl可以转化为AgI

D、常温下，AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于

1.8

×10^-11mo1/L

下列离子方程式涉及的反应属于氧化还原反应的是（　　）

A、Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓

B、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑

C、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O

D、HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O

盐酸是中学阶段常见的强酸
（1）图1各种尾气吸收装置中，适合于吸收HCl气体，而且能防止倒吸的有

．

（2）用图2装置可以完成HCl的制取及后续一系列的性质实验（图中夹持装置已略去）．请回答下列问题：
（a）装置A选用浓硫酸和浓盐酸混合制取HCl气体，p中盛装试剂为

．
（b）装置B中的四处棉花依次做了如下处理：①包有某潮湿的固体物质 ②蘸有KI溶液③蘸有石蕊溶液 ④蘸有浓NaOH溶液．反应开始后，观察到②处有棕黄色物质产生，写出②处发生反应的离子方程式

．在①处包有的固体物质可能是

a．MnO₂ b．KMnO₄ C．KCl d．Cu．

已知K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33mol⁴?L^-4，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38mol⁴?L^-4．现向pH=0浓度均为0.04mol?L^-1的Al³⁺、Fe³⁺溶液中加入NaOH溶液，以调节pH（设溶液体积不变），该过程中Al³⁺、Fe³⁺的浓度与pH关系正确的是（　　）

X、Y、Z、T是元索周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如表：

元素	相关信息
X	X是地壳中含量最多的元素
Y	Y元素原子核外3p能级上有4个电子
Z	核素Z的质量数为14、中子数为7
T	T的单质是一种常见的金属，其新制的氢氧化物悬浊液可用于检测糖尿病

（1）T位于元索周期表第

周期，第

族．
（2）X的电负性比Y

的（填“大”或“小”）；H-X，H-Y两种共价键中，键长较长的是

（用元素符号表示，下同）．
（3）Z的最高价氧化物对应水化物的稀溶液能与单质T反应，写出该反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：

．
（4）在25℃、101kPa时，若适M的Z₂和X₂完全反应，每生成30g ZX需要吸收90kj热量．则该反应的热化学方程式为

．

A物质是由茶叶中一种有机物衍变而来．