Question

【題目】鐵在生產(chǎn)生活中應(yīng)用最廣泛，煉鐵技術(shù)和含鐵新材料的應(yīng)用倍受關(guān)注。

(1)高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)有:

反應(yīng)	△H(kJ/mol)	K
i. Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g)	+489	K1
ii. Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)	X	K2
iii. C(s)+CO2(g) 2CO(g)	+172	K3

試計算，X=_____，K1、K2與K3之間的關(guān)系為K1=__________。

(2)T1℃時,向某恒溫密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發(fā)生反應(yīng)i，反應(yīng)達到平衡后，在t1時刻,改變某條件,V(逆)隨時間(t)的變化關(guān)系如圖1所示，則t1時刻改變的條件可能是_____(填寫字母)。

a.保持溫度不變,壓縮容器 b.保持體積不變，升高溫度

c.保持體積不變,加少量碳粉 d.保持體積不變,增大CO濃度

(3)在一定溫度下，向某體積可變的恒壓密閉容器(p總)加入1molCO2 與足量的碳，發(fā)生反應(yīng)ⅲ，平衡時體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖2 所示。

①650℃時,該反應(yīng)達平衡后吸收的熱量是_________。

②T℃時,若向平衡體系中再充入一定量按V(CO2):V(CO) =5:4的混合氣體，平衡_____(填“ 正向”、“ 逆向”或“ 不” )移動。

③925℃時,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp為_____。[氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總) ×體積分數(shù)，用某物質(zhì)的平衡分壓代替物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)，記作Kp]

(4)用原電池原理可以除去酸性廢水中的三氯乙烯、AsO3-，其原理如下圖所示( 導(dǎo)電殼內(nèi)部為納米零價鐵)。

在除污過程中，納米零價鐵中的Fe為原電池的______極 (填“正"或“負”)，寫出C2HCl3在其表面被還原為乙烷的電極反應(yīng)式為_____________。

Answer 1

【答案】-27 K2K33 ad 43kJ 正向 23.04P總 負 C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl-

【解析】

已知：i. Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) △H=+489 kJ/mol；K1=c3(CO)；iii. C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H=+172 kJ/mol，K3= c2(CO)/C(CO2)所以i- iii3得：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=+489-1723=-27 kJ/mol;K2= c3(CO2)/ c3(CO)，K2. K33=[c3(CO2)/ c3(CO)] [c2(CO)/C(CO2)]3= c3(CO)=K1。答案： -27 K2K33

由 Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g) △H=+489 kJ/mol和圖1逆反應(yīng)速率迅速增大。逆反應(yīng)速率a.保持溫度不變,壓縮容器,相當(dāng)于增大CO的濃度，所以逆反應(yīng)迅速增大，所以a符合題意；b.保持體積不變，升高溫度平衡正向移動，正逆反應(yīng)速率都增大，化學(xué)平衡常數(shù)變大，所以b不符合題意；c.保持體積不變,加少量碳粉，因為碳粉是固體，改變用量不會影響化學(xué)平衡移動，所以c不符合題意；d.保持體積不變,增大CO濃度，增加生成物濃度，正逆反應(yīng)速率都增大，但逆反應(yīng)速率增加的速率更快，因溫度沒變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，所以d符合題意；答案：.ad。

(3) ①由圖2所知，650℃時反應(yīng)達平衡后CO的體積分數(shù)為40，根據(jù)化學(xué)平衡三段式由：

C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H=+172 kJ/mol

起始量 (mol) 1 0

變化量（mol） x 2x

平衡量（mol） 1-x 2x

則 [2x/(1-x+2x)]100=40,x=0.25mol；根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式知該反應(yīng)達到平衡時吸收的熱量為0.25mol172 kJ/mol=43kJ。答案：43kJ。

②T℃時,若向平衡體系中再充入一定量按V(CO2):V(CO) =5:4的混合氣體，因原平衡時V(CO2):V(CO) =1:1，如按V(CO2):V(CO) =5:4相當(dāng)于增加了c(CO2)濃度，化學(xué)平衡正向移動。答案：正向。

③925℃時,CO的體積分數(shù)為96，則CO2的體積分數(shù)為4，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=（96P總）2/(4P總)=23.04P總。答案：23.04P總

（4）由圖3知納米零價鐵中Fe失電子做負極，C2HCl3在其表面被還原為乙烷，根據(jù)電荷守恒和電子守恒，該電極反應(yīng)式為C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl。答案：負 C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl。