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)△H=-28.5kJ?(mol-1
(1)已知:C(石墨)+CO2 (g)?2CO(g)△H=+172.5kJ?mol-1则反应:Fe2O3 (S)+3C(石墨)?2Fe(s)+3CO(g)△H=
 
kJ?mol-1
(2)冶炼铁反应  Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ?mol-1
的平衡常数表达式K=
 
,温度降低后,K值
 
.(填“增大”、“不变”或“减小”).
(3)在T°C时,该反应的平衡常数K=27,在1L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.
Fe2 O3COFeCO2
甲容器1.0mol1.0mol1.0mol1.0mol
乙容器1.0mol2.0mol1.0mol1.0mol
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.乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度之比为2:3
c.当容器内气体压强保持不变时,标志反应达到平衡状态
d.当容器中气体密度保持不变时,标志反应达到平衡状态
(4)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题.
①图1哪个装置可防止铁棒被腐蚀
 
(填编号).

②在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀.装置示意图如图2:A电极对应的金属是
 
(写元素名称),B电极的电极反应式是
 
.
③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因
 
.
考点:有关反应热的计算,金属的电化学腐蚀与防护,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断
专题:
分析:(1)依据热化学方程式,根据盖斯定律构造目标热化学方程式计算反应热;
(2)平衡常数等于生成物的浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积;根据温度对平衡移动的影响判断温度对平衡常数的影响;
(3)①浓度商Qc=1,小于平衡常数,反应向正反应进行,令平衡时参加反应的CO为xmol,利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量,根据平衡常数列方程计算,在结合转化率定义计算;
②a.根据初始的量,利用K的值结合三段式求算乙容器中CO的平衡转化率,然后与甲比较;
b.根据a相关数据分析即可解答;
c.反应前后气体体积相等,反应前后压强不变;
d.根据CO的密度与CO2的密度不同分析;
(4)①作原电池正极或连接电源负极的铁被保护;
②电镀时,电镀时,镀层连接正极,镀件连接电源负极,镀层作阳极,镀件作阴极,电解质溶液中含有镀层金属元素,阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应;
③当金属为原电池负极时,易发生电化学腐蚀.
解答: 解:(1)已知:①Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ?mol-1
②C(石墨)+CO2 (g)?2CO(g)△H=+172.5kJ?mol-1,
依据盖斯定律,①+②×3得Fe2O3 (S)+3C(石墨)?2Fe(s)+3CO(g)
故△H=(-28.5kJ?mol-1)+(+172.5kJ?mol-1)×3=+489kJ?mol-1,
故答案为:489;
(2)Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ?mol-1的平衡常数表达式K=
c3(co2)
c3(co)
,该反应是放热反应,降低温度平衡正向进行,平衡常数增大;
故答案为:
c3(co2)
c3(co)
;增大;
(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=27,乙容器内浓度商Qc=1,小于平衡常数,反应向正反应进行,设消耗一氧化碳物质的量为x,则:
             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
反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故
(1+x)3
(1-x)3
=27,x=0.5,故CO的转化率=
0.5mol
1mol
×100%=50%,
故答案为:50%; 
②a.在T℃时,该反应的平衡常数K=27,甲容器内浓度商Qc=
1
23
=
1
8
,小于平衡常数,反应向正反应进行,设消耗一氧化碳物质的量为y,则:
             Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol):2                 1
变化量(mol):y                 y
平衡量(mol):2-y               1+y
反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故
(1+y)3
(2-y)3
=27,x=1.25,故CO的转化率=
1.25
2
×100%=62.5%>50%,乙容器中CO的平衡转化率大于甲容器,故a错误;
b.甲、乙容器中,CO2的平衡浓度分别为:1+x=1.5mol、1+y=1+1.25=2.25mol,平衡浓度之比为2:3,故b正确;
c.该反应为气体体积不变的反应,所以容器内压强始终不变,不能用压强判断平衡状态,故c错误;
d.CO的密度与CO2的密度不同,所以当容器内的密度不变时,即是平衡状态,故d正确;
故答案为:b、d; 
(4)①作原电池正极或连接电源负极的铁被保护,作原电池负极或连接电源正极的铁加速被腐蚀,
故选BD;
②电镀时,镀层连接正极,镀件连接电源负极,在铁上镀铜,铜作阳极,铁作阴极,则A是铜,B是铁,B上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,
故答案为:铜;Cu2++2e-=Cu;
③锌、铁、铜金属活泼性依次减弱,铁比铜活泼,形成原电池反应时,铁为负极,铜为正极,而锌比铁活泼,形成原电池反应时,铁为正极,锌为负极,铁难以被氧化,镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,
故答案为:锌、铁、铜金属活泼性依次减弱,镀层破损后在潮湿空气中形成原电池,镀锌铁铁为正极受到保护,而镀铜铁铁做负极更容易被腐蚀.
点评:本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用,平衡常数计算应用,化学平衡三段式列式计算方法,原电池知识等,为高频考点,注意把握原电池的工作原理以及金属的防护方法,注意化学平衡三段式列式计算,题目难度中等.
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