Question

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=a kJ mol^-1
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ mol^-1②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ mol^-1則a=

 

kJ mol^-1．
（2）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	2.0	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（填字母）

 

．
a．若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 
b．甲容器中CO 的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的  
c．甲、乙容器中，CO 的平衡濃度之比為2：3
d．增加Fe₂O₃可以提高CO 的轉(zhuǎn)化率
（3）采取一定措施可防止鋼鐵腐蝕．如圖裝置中的燒杯里均盛有等濃度、等體積的NaCl 溶液．
①在a～c 裝置中，能保護(hù)鐵的是

 

（填字母）．
②若用d 裝置保護(hù)鐵，X 極的電極材料應(yīng)是

 

（填名稱）．

③寫出C中鐵電極的反應(yīng)方程式

 

（4）CO₂溶于水生成H₂CO₃，已知：常溫下，H₂CO₃和HClO 的電離常數(shù)如下：
H₂CO₃═H⁺+HCO₃^-   Ka₁=4.2xl0^-7 mol?L^-1
HCO₃═H⁺+CO₃^2-      Ka₂=5.6x1O^-11 mol?L^-1
HClO═H⁺+ClO^-      Ka=4.7x1O^-8 mol?L^-1
①0.1mol?L^-1 NaHCO₃溶液中C（H⁺）

 

 C（H₂CO₃） （填“＜”“=”“＞”）
②寫出氯氣和碳酸鈉物質(zhì)的量之比為1：1 時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計算,有關(guān)反應(yīng)熱的計算,金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算；
（2）①在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質(zhì)反應(yīng)達(dá)到平衡，依據(jù)平衡三段式列式計算結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計算得到；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
b．乙容器中一氧化碳增加，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，反應(yīng)前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率等于乙的轉(zhuǎn)化率；
c．依據(jù)平衡三段式計算平衡物質(zhì)的量；計算甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比；
d．固體量增加不影響化學(xué)平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉(zhuǎn)化率；
（3）①原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護(hù)；
②裝置為原電池，若用d裝置保護(hù)鐵，X極的電極材料應(yīng)比鐵活潑；
③C是吸氧腐蝕，鐵為正極，溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子；
（4）①0.1mol?L^-1 NaHCO₃溶液中C（H⁺）＜C（H₂CO₃），碳酸氫根離子水解程度大于碳酸氫根離子的電離程度；
②氯氣和碳酸鈉按照1：1的比例恰好反應(yīng)，生成的鹽酸恰好和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，次氯酸不參與反應(yīng)．

解答： 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
依據(jù)蓋斯定律①-②×3得到
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a=-28.5；
故答案為：-28.5；
（2）①在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲中，加入物質(zhì)反應(yīng)達(dá)到平衡，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x
           Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol） 1         1        1        1
變化量（mol）           x                 x
平衡量（mol）           1-x              1+x
平衡常數(shù)K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，計算得到x=0.6
轉(zhuǎn)化率=60%；
故答案為：60%；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
a．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，若容器內(nèi)氣體密度恒定時，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．乙容器中一氧化碳增加，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，反應(yīng)前后體積不變，甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率等于乙的轉(zhuǎn)化率，故b錯誤；
c．甲容器中平衡一氧化碳物質(zhì)的量為0.4mol；乙容器中結(jié)合平衡常數(shù)計算得到消耗一氧化碳為1.4mol，平衡物質(zhì)的量為0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡濃度之比為0.4+0.6=2：3；故c正確；
d．固體量增加不影響化學(xué)平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，故d錯誤；
故答案為：ac；
（3）①裝置中原電池的正極和電解池的陰極可以得到保護(hù)，故答案為：bc；
②裝置為原電池，若用d裝置保護(hù)鐵，X極的電極材料應(yīng)比鐵活潑可以選擇鋅，故答案為：鋅；
③C是吸氧腐蝕，鐵為正極，溶液中氧氣得到電子生成氫氧根離子；電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）①碳酸氫根離子水解程度大于碳酸氫根離子的電離程度，0.1mol?L^-1 NaHCO₃溶液中C（H⁺）＜C（H₂CO₃）；
故答案為：＜；
②氯氣和碳酸鈉按照1：1的比例恰好反應(yīng)，生成的鹽酸恰好和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，次氯酸不參與反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO，
故答案為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律計算應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)概念的計算分析，化學(xué)平衡影響因素的理解應(yīng)用，原電池原理和鹽類水解的判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．