Question

13．將氧化鐵還原為鐵的技術(shù)在人類文明的進步中占有十分重要的地位．煉鐵高爐中發(fā)生的關(guān)鍵反應如下：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=+172.46kJ/mol
Fe₂O₃+CO→Fe+CO₂
若已知：2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-824.21kJ/mol
根據(jù)上面三個熱化學方程式，回答下列問題：
（1）CO的燃燒熱為282.98KJ/mol；寫出其熱化學方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282.98KJ/mol．
（2）高爐內(nèi)Fe₂O₃被CO還原為Fe的熱化學方程式為Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.73kJ•mol^-1．
（3）煉制1t（噸）含鐵96%的生鐵所需焦炭的理論用量是0.31t（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字），實際生產(chǎn)中所需焦炭遠高于理論用量，其原因是焦炭沒有被充分利用．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，結(jié)合熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=172.46kJ•mol^-1
③2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-824.21kJ/mol
則根據(jù)蓋斯定律①×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{3}{2}$+③進行分析計算；
（3）根據(jù)煉鐵的方程式2C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO，F(xiàn)e₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂進行計算．

解答 解：（1）①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5 kJ•mol^-1 
②CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H=172.46 kJ•mol^-1 
依據(jù)蓋斯定律計算①-②得到：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-565.96KJ/mol，
依據(jù)燃燒熱概念可知，一氧化碳燃燒熱為282.98KJ/mol，熱化學方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282.98KJ/mol，
故答案為：282.98KJ/mol，CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-282.98KJ/mol；
（2）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=172.46kJ•mol^-1
③2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）△H=-824.21kJ/mol
則根據(jù)蓋斯定律①×$\frac{3}{2}$-②×$\frac{3}{2}$+③，得Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-393.5×$\frac{3}{2}$-172.46×$\frac{3}{2}$+824.21=-24.73kJ•mol^-1，
故答案為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.73kJ•mol^-1；
（3）設CO質(zhì)量為x
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
             84        112
             x         0.96t
x=0.72t
設C的質(zhì)量為y
2C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO
24               56
y             0.72t
y=0.31t
又焦炭沒有被充分利用，所以實際生產(chǎn)中所需焦炭遠高于理論用量，
故答案為：0.31；焦炭沒有被充分利用．

點評 本題考查蓋斯定律的應用以及化學方程式的有關(guān)計算，正確應用蓋斯定律是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．