Question

I．高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)為：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂，則△H=

 

（用含△H₁、△H₂代數(shù)式表示）
（2）高爐煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
（3）在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在 2L恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達(dá)到平衡．

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	1.5	1.0	1.0

①甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．
②下列說法正確的是

 

（填編號）．
A．若容器壓強(qiáng)恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)     B．若容器內(nèi)氣體密度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C．甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的      D．增加Fe₂O₃就能提高CO的轉(zhuǎn)化率
II．納米MgO可用尿素與氯化鎂合成．某小組研究該反應(yīng)在溫度為378～398K時的反應(yīng)
時間、反應(yīng)物配比等因素對其產(chǎn)率的影響．請完成以下實驗設(shè)計表：

編號	溫度/K	反應(yīng)時間/h	反應(yīng)物物質(zhì)的量配比	實驗?zāi)康?/TD>
①	378	3	3：1	實驗②和④探究   實驗②和   探究反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響
②	378	4	4：1
③	378	3
④	398	4	4：1

如圖為溫度對納米MgO產(chǎn)率（曲線a）和粒徑（曲線b）的影響，請歸納出溫度對納米 MgO制備的影響（寫出一條）：

 

．

Answer 1

分析：I．（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的加減； 
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是指平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體的濃度為常數(shù)，不需要寫固體、純液體；
（3）①令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol，利用三段式表示出平衡時CO、CO₂的物質(zhì)的量，化學(xué)計量數(shù)都是1，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)，而平衡常數(shù)為64計算出n的值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計算CO的轉(zhuǎn)化率；
②A、反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，不能證明達(dá)到了平衡狀態(tài)；
B、容器的體積保持不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量會變，所以容器內(nèi)氣體的密度會變，當(dāng)容器中氣體的密度不再發(fā)生變化時，能表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；
C、反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，增加反應(yīng)物氣體的物質(zhì)的量平衡不發(fā)生移動；
D、增加固體的物質(zhì)的量，不影響平衡移動；
II． 根據(jù)控制變量法進(jìn)行對比試驗，研究溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物配比對氧化鎂產(chǎn)率，分析對比實驗的變量不同進(jìn)行解答．
由圖表中數(shù)據(jù)可知，在378K～398K，納米MgO的粒徑大小無明顯變化，在383K較低溫度下有利于形成較小的顆粒，納米MgO產(chǎn)率隨溫度的升高而增大；

解答：解：I．（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁  ①
               C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂  ②
由①-②×3，得到熱化學(xué)方程式：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=△H₁-3△H₂，
故答案為：△H₁-3△H_2；
（2）反應(yīng)Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）的平衡常數(shù)K=

c3(CO2)

c3(CO)

，故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；
（3）①令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
             Fe₂O₃（s）+3CO（g）?Fe（s）+3CO₂（g）
開始（mol）：1         1        1        1      
變化（mol）：n         n        n        n
平衡（mol）：1-n       1-n       n        n
所以K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

n3(CO2)

n3(CO)

=

n 3

(1-n ) 3

=64，解得n=0.6，所以CO的平衡轉(zhuǎn)化率為

0.6mol

1mol

×100%=60%，故答案為：60%；
②②A、該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，不能證明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B、該容器的體積保持不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量會變，所以容器內(nèi)氣體的密度會變，當(dāng)容器中氣體的密度不再發(fā)生變化時，能表明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B正確；
C、該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，增加反應(yīng)物氣體的物質(zhì)的量平衡不發(fā)生移動，轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D、氧化鐵是固體，增加Fe₂O₃的量，不影響平衡移動，故D錯誤；
故選：B．
II．實驗根據(jù)控制變量法進(jìn)行對比試驗，研究溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物配比對氧化鎂產(chǎn)率的影響．
實驗①和③，溫度相同，反應(yīng)時間相同，應(yīng)研究反應(yīng)物配比對氧化鎂產(chǎn)率的影響，③中反應(yīng)物配比應(yīng)為4：1；
實驗②和④，反應(yīng)時間相同，反應(yīng)物配比相同，溫度不同，應(yīng)是探究溫度對產(chǎn)率的影響；
③中反應(yīng)物配比應(yīng)為4：1，實驗②和③，溫度相同、反應(yīng)物配比相同，反應(yīng)時間不同，探究反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響．
故答案為：4：1；溫度對產(chǎn)率的影響；③；
由圖表中數(shù)據(jù)可知，在378K～398K，納米MgO的粒徑大小無明顯變化，在383K較低溫度下有利于形成較小的顆粒，納米MgO產(chǎn)率隨溫度的升高而增大．
故答案為：在378K～398K，納米MgO的粒徑大小無明顯變化，在383K較低溫度下有利于形成較小的顆粒，納米MgO產(chǎn)率隨溫度的升高而增大．

點評：本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡的判斷、對實驗數(shù)據(jù)圖象的分析等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與綜合運用知識分析問題、解決問題能力．