Question

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=a kJ mol^-1
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ mol^-1②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ mol^-1则a=

 

kJ mol^-1．
（2）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
（3）采取一定措施可防止钢铁腐蚀．如图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）．

③写出C中铁电极的反应方程式

 

（4）CO₂溶于水生成H₂CO₃，已知：常温下，H₂CO₃和HClO 的电离常数如下：
H₂CO₃═H⁺+HCO₃^-   Ka₁=4.2xl0^-7 mol?L^-1
HCO₃═H⁺+CO₃^2-      Ka₂=5.6x1O^-11 mol?L^-1
HClO═H⁺+ClO^-      Ka=4.7x1O^-8 mol?L^-1
①0.1mol?L^-1 NaHCO₃溶液中C（H⁺）

 

 C（H₂CO₃） （填“＜”“=”“＞”）
②写出氯气和碳酸钠物质的量之比为1：1 时发生反应的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,有关反应热的计算,金属的电化学腐蚀与防护,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算；
（2）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲中，加入物质反应达到平衡，依据平衡三段式列式计算结合转化率概念计算得到；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．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；
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；
c．依据平衡三段式计算平衡物质的量；计算甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比；
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；
（3）①原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护；
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；
③C是吸氧腐蚀，铁为正极，溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子；
（4）①0.1mol?L^-1 NaHCO₃溶液中C（H⁺）＜C（H₂CO₃），碳酸氢根离子水解程度大于碳酸氢根离子的电离程度；
②氯气和碳酸钠按照1：1的比例恰好反应，生成的盐酸恰好和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，次氯酸不参与反应．

解答： 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
依据盖斯定律①-②×3得到
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a=-28.5；
故答案为：-28.5；
（2）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲中，加入物质反应达到平衡，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        1        1
变化量（mol）           x                 x
平衡量（mol）           1-x              1+x
平衡常数K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，计算得到x=0.6
转化率=60%；
故答案为：60%；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．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，故a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，故b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；故c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；
（3）①装置中原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护，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，故答案为：锌；
③C是吸氧腐蚀，铁为正极，溶液中氧气得到电子生成氢氧根离子；电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）①碳酸氢根离子水解程度大于碳酸氢根离子的电离程度，0.1mol?L^-1 NaHCO₃溶液中C（H⁺）＜C（H₂CO₃）；
故答案为：＜；
②氯气和碳酸钠按照1：1的比例恰好反应，生成的盐酸恰好和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，次氯酸不参与反应，反应的离子方程式为：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO，
故答案为：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO．

点评：本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，化学平衡常数概念的计算分析，化学平衡影响因素的理解应用，原电池原理和盐类水解的判断，掌握基础是关键，题目难度中等．