Question

【题目】炼铁高炉中存在以下热化学方程式：

Ⅰ.C(s) +CO2(g)==2CO(g) ΔH1=+172.5 kJ·mol-1

Ⅱ.Fe2O3(s) +CO(g)2FeO(s)+CO2(g) ΔH2=-3kJ·mol-1

Ⅲ.FeO(s)+CO(g) Fe(s) +CO2(g) ΔH3=-11 kJ·mol-1

Ⅳ. Fe2O3(s) +3CO(g) 2Fe (s)+3CO2(g) ΔH4

（1）上述反应中，ΔH4=__________ kJ·mol-1。

（2）在实际生产中炼铁高炉中通人适量的空气，其主要作用是__________________。

（3）T℃时，在1L的密闭容器中加入20.0g Fe2O3和3.6gC，只发生反应：2 Fe2O3(s) +3C(s) 4Fe(s) +3CO2(g)，20 min 后达到平衡，固体质量变为19.2 g，用CO2 表示的反应速率为________。
（4）炼铁过程中发生反应：2 Fe2O3(s) +3CO(g)2Fe(s) +3CO2(g)。

①下图中能表示该反应的平衡常数对数值(1g K) 与温度的关系的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，原因是__________________。

②1500℃时，在某体积可变的密闭容器中按物质的量比2∶3加入Fe2O3 和CO，则达平衡时Fe2O3的转化率是________。

③下列说法能够提高Fe2O3 的转化率的是________（填字母）。

A.升高反应体系的温度 B.加人适量的Na2O 固体

C.对体系加压 D.增大CO 在原料中的物质的量比

Answer 1

【答案】 -25 与C反应产生热量，制备还原性气体CO 0.005mol·L-1·min-1 Ⅰ 因为该反应正向放热，升高温度，平衡逆向移动，K减小，lgK减小 50% BD

【解析】（1）已知Ⅰ.C(s)+CO2(g)==2CO(g) ΔH1=+172.5kJ·mol-1

Ⅱ.Fe2O3(s)+CO(g)2FeO(s)+CO2(g) ΔH2=-3kJ·mol-1

Ⅲ.FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH3=-11kJ·mol-1

根据盖斯定律，由Ⅱ+Ⅲ×2得反应Ⅳ. Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe (s)+3CO2(g) ΔH4=ΔH2+ΔH3×2=-3kJ·mol-1-11kJ·mol-1×2=-25kJ·mol-1；（2）在实际生产中炼铁高炉中通入适量的空气，其主要作用是与C反应产生热量，制备还原性气体CO；

（3）根据反应2Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g) 固体减少的质量为生成的二氧化碳的质量，即(20.0+3.6-19.2)g=4.4g，物质的量为0.1mol，用CO2表示的反应速率为=0.005mol·L-1·min-1；（4）①因为该反应正向放热，升高温度，平衡逆向移动，K减小，lgK减小，图中能表示该反应的平衡常数对数值(1gK)与温度的关系的是Ⅰ；②1500℃时，lgK=0，则K==1，根据反应2 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)，则参与反应的CO和剩余的CO相等，在某体积可变的密闭容器中按物质的量比2∶3加入Fe2O3和CO，则达平衡时Fe2O3的转化率与CO的转化率相等，为50%；③反应2 Fe2O3(s)+3C(s) 4Fe(s)+3CO2(g)是气体体积增大的放热反应，A.升高反应体系的温度，平衡逆向移动，Fe2O3转化率减小，选项A不选；B.加入适量的Na2O固体与二氧化碳反应，平衡正向移动，Fe2O3转化率增大，选项B选；C.对体系加压，平衡向气体体积缩小的逆反应方向移动，Fe2O3转化率减小，选项C不选； D.增大CO在原料中的物质的量比，更多的Fe2O3消耗，转化率增大，选项D选；答案选BD。