题目内容
16．金属铁用途广泛，高炉炼铁的总反应为：Fe2O3 （s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g），请回答下列问题：（1）已知：
3Fe2O3 （s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g），△H=-47kJ/mol
Fe3O4 （s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g），△H=-19kJ/mol
Fe3O4 （s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g），△H=-11kJ/mol
则Fe2O3 （s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）的）△H=-77kJ/mol．
（2）一定温度下，上述反应的化学平衡常数为8.0，该温度下将2molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容积为2L的密闭容器中，此时反应将向正反应方向进行（填“正”或“逆”或“处于平衡状态”），平衡时CO2的浓度为3.55mol/L；反应达平衡后，若升高温度，平衡常数K将减小（填“增大”“减小”“不变”）．
（3）为使反应速率加快，且使反应产率增大，以下条件可行的是C
A．升高温度B．增加三氧化铁的质量C．催化剂+稍低温度
D．用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳E．体积收缩增大压强 F．体积恒定增加N2
（4）上述总反应在高炉中大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度有关系如下表：
| 温度 | 250℃600℃1000℃2000℃ |
| 主要成分 | Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe |
分析 （1）①3Fe2O3 （s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g），△H=-47kJ/mol
②Fe3O4 （s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g），△H=-19kJ/mol
③Fe3O4 （s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g），△H=-11kJ/mol
结合盖斯定律可知，①+②+③可得：Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）；
（2）将2molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容积为2L的密闭容器中，Qc=$\frac{3mol/L}{1mol/L}$=3＜K=8.0，平衡正向移动，则
Fe2O3 （s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）
开始 2 6
转化 x x
平衡 2-x 6+x
$\frac{6+x}{2-x}$=8，解得x=$\frac{10}{9}$mol，
结合焓变判断温度对平衡移动的影响；
（3）为使反应速率加快，且使反应产率增大，则加快反应速率同时使平衡正向移动；
（4）600℃生成Fe3O4，1000℃时生成FeO，800℃时固体物质的主要成分为Fe3O4、FeO，设物质的量分别为x、y，则m（Fe）：m（O）=105：32，则$\frac{3x+y}{4x+y}$=$\frac{\frac{105}{56}}{\frac{32}{16}}$，以此来解答．
解答 解：（1）①3Fe2O3 （s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g），△H=-47kJ/mol
②Fe3O4 （s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g），△H=-19kJ/mol
③Fe3O4 （s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g），△H=-11kJ/mol
结合盖斯定律可知，①+②+③可得：Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g），△H=（-47kJ/mol）+（-19kJ/mol）+（-11kJ/mol）=-77kJ/mol，
故答案为：-77kJ/mol；
（2）将2molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容积为2L的密闭容器中，Qc=$\frac{3mol/L}{1mol/L}$=3＜K=8.0，平衡正向移动，则
Fe2O3 （s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）
开始 2 6
转化 x x
平衡 2-x 6+x
$\frac{6+x}{2-x}$=8，解得x=$\frac{10}{9}$mol，
平衡时CO2的浓度为$\frac{6+\frac{10}{9}}{2}$mol/L=3.55mol/L，
该反应为放热反应，反应达平衡后，若升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K将减小，
故答案为：正；3.55mol/L；减小；
（3）A．升高温度，平衡逆向移动，产率减小，故A不选；
B．增加三氧化铁的质量，平衡不移动，速率不变，故B不选；
C．催化剂+稍低温度，催化剂加快反应速率，稍低温度，平衡正向移动，产率增大，故C选；
D．用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，反应速率减小，故D不选；
E．体积收缩增大压强，平衡不移动，故E不选；
F．体积恒定增加N2，速率不变，平衡不移动，故F不选；
故答案为：C；
（4）600℃生成Fe3O4，1000℃时生成FeO，800℃时固体物质的主要成分为Fe3O4、FeO，设物质的量分别为x、y，则m（Fe）：m（O）=105：32，则$\frac{3x+y}{4x+y}$=$\frac{\frac{105}{56}}{\frac{32}{16}}$，解得x：y=1：6，则Fe3O4被CO还原为FeO的百分率为$\frac{6}{1+6}$×100%=85.7%，
故答案为：Fe3O4、FeO；85.7%．
点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握盖斯定律应用、平衡移动、平衡三段法计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，综合性较强，题目难度中等．
暑假衔接教材期末暑假预习武汉出版社系列答案
假期作业暑假成长乐园新疆青少年出版社系列答案| A． | 酸性氧化物：CO2、SiO2、SO2、NO2 | |
| B． | 碱：NaOH、KOH、Ba（OH）2、纯碱 | |
| C． | 混合物：盐酸 漂白粉 水煤气 氢氧化铁胶体 | |
| D． | 碱性氧化物：Na2O2、CaO、MgO、Al2O3 |
（1）3mol NO2（g）与1mol H2O（l）反应生成HNO3（aq）和NO（g），放热138kJ．3NO2（g）+H2O（l）=2HNO3（aq）+NO（g）△H=-138kJ/mol；
（2）用CO还原1mol Fe2O3，放热24.8kJ．3CO（g）+Fe2O3（s）=3CO2（g）+2Fe（s）△H=-24.8kJ/mol；
（3）1mol HgO（s）分解为液态汞和氧气，吸热90.7kJ．HgO（s）=Hg（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）△H=+90.7kJ/mol；
（4）卫星发射时可用肼（N2H4）作燃料，1mol N2H4（l）在O2（g）中燃烧，生成N2（g）和H2O（l），放出622kJ热量：N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-622kJ/mol；
（5）6.4g液态甲醇（CH3OH）在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式2CH3OH（1）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1135kJ/mol；
（6）已知反应N2+3H2?2NH3△H=a kJ•mol-1．试根据下表中所列键能数据估算a的数值为-93；
| 化学键 | H-H | N-H | N≡N |
| 键能kJ/mol | 436 | 391 | 945 |
已知：C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H2=-571.6kJ•mol-1
2C2H2（g ）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）△H3=-2599kJ•mol-1
根据盖斯定律，计算298K时由C（s，石墨）和H2（g）生成1mol C2H2（g）反应的焓变△H=+226.7kJ•mol-1．
| 阳离子 | K+ Mg2+ Fe3+ Al3+ Fe2+ |
| 阴离子 | Cl-CO32- NO3- SO42- SiO32- |
①用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察）．
②取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化．
③另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变．
④向③中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成．
请推断：
（1）由①、②、③判断，溶液中一定不含有的阳离子是K+、Fe3+，一定不含的阴离子是CO32-、SiO32-（写离子符号）．
（2）③中加入少量盐酸生成无色气体的离子方程式是3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，④中生成白色沉淀的离子方程式是SO42-+Ba2+=BaSO4↓．
（3）将③中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学反应方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO．
（4）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是Fe2+、Mg2+，阴离子是Cl-、NO3-、SO42-．（写离子符号）
| A． | K+一定存在 | B． | 溶液中CO32-浓度为0.1 mol/L | ||
| C． | Cl-可能存在 | D． | Ba2+一定不存在 |
| A． | $\frac{mY-XY+2m}{m}$ | B． | Y-X+2 | C． | $\frac{mY+XY-2m}{m}$ | D． | Y-X-2 |