Question

I．设反应①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）的平衡常数为K₁．反应  ②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）的平衡常数为K₂，在不同温度下，K₁、K₂的值如下：

T（K）	K1	K2
973	1.47	2.36
1173	2.15	1.67

（1）现有反应③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），这是一个

 

（填“吸”或“放”）热反应，要使平衡③向右移动，可采取的措施有

 

（填序号）．
A．缩小反应容器容积  B．扩大反应容器容积    C．降低温度
D．升高温度    E．使用合适的催化剂    F．设法减少CO的量
（2）若反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）在温度T₁下进行；Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）在温度T₂下进行，已知T₁＞T₂，且c（CO₂）＞c（H₂O）（其他条件均相同），则两者的反应速率

 

 （填序号）．
A．前者大    B．后者大    C．一样大  D．无法判断
II．（1）钢铁的表面发蓝、发黑处理是常用的防腐方法．请配平主要反应的方程式：

 

Na₂FeO₂+

 

NaNO₂+

 

H₂O═

 

NaFeO₂+

 

NH₃↑+

 

NaOH
（2）钢铁经冷、浓HNO₃处理后“钝化”能达到防腐目的，不同浓度的HNO₃与铁反应的还原产物很复杂，其分布曲线如下图．

①图示可知，分析HNO₃与铁反应的规律是

 

．
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，其可能的原因是

 

．
（3）金属（M）的腐蚀是因为发生反应：M-ne^-→Mⁿ⁺，除了上述表面处理的方法外，下列方法也能起到防腐作用的是

 

 （填字母编号）
A．在铁中掺入铬等金属制成不锈钢  B．在铁制品表面镀锌
C．提高铁中含碳量，制成生铁       D．将水库铁闸门与直流电源的负极相连．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）根据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系式，据此关系式及上表数据，也能推断出反应吸热或是放热；利用盖斯定律计算，平衡常数，结合图表中平衡常数随温度变化分析反应热量变化；依据化学平衡影响因素分析平衡移动方向；
（2）依据化学反应速率随温度的变化分析判断，已知T₁＞T₂，温度越高反应速率越大；
Ⅱ、（1）根据元素化合价变化，结合电子守恒、原子守恒分析化学方程式中化学计量数；
（2）①依据依据图象曲线变化趋势和变化特征，结合横轴硝酸浓度和纵轴还原产物质量分数的大小变化分析判断；
②浓硝酸具有易挥发，见光分解，生成产物污染空气等性质；
（3）防止金属腐蚀的方法为原电池的牺牲阳极的阴极保护，电解池的阴极电保护，镀上保护层，涂上隔离层，改变金属结构等措施分析．

解答：解：已知：①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）；②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）；
利用盖斯定律将①-②可得：③H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）；
则K₃=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

c(CO) c(CO2)

c(H2) c(H2O)

=

K1

K2

，依据图表平衡常数数据分析，温度升高

K1

K2

增大，说明平衡正向进行，反应是吸热反应；
③H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）反应是吸热反应，反应前后气体体积不变，要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，则
A．缩小反应容器容积实质增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不动； 故A不符合；
B．扩大反应容器容积，压强减小，反应前后气体体积不变，平衡不动；故B不符合；
C．反应是吸热反应，降低温度，平衡向放热反应方向进行，平衡逆向进行，故C不符合；
D．反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向进行，平衡正向进行，故D符合；
E．使用合适的催化剂，催化剂只改变反应速率，不改变平衡，故E不符合；
F．设法减少CO的浓度，减少生成物浓度平衡正向进行，故F符合；
故答案为：吸热反应；DF；
（2）反应速率随温度变化，温度越高，反应速率越大，所以反应速率①大，故选A．
Ⅱ、（1）Na₂FeO₂+NaNO₂+H₂O→NaFeO₂+NH₃↑+NaOH中，铁元素化合价从+2价变化为+3价，氮元素化合价从+3价变化为-3价，Na₂FeO₂～NaFeO₂～e^-，NaNO₂～NH₃～6e^-
依据电子守恒Na₂FeO₂的配平系数为6，NaFeO₂的配平系数为6，NaNO₂和NH₃的配平系数为1，依据原子守恒配平NaOH，配平系数为7，H₂O的配平系数为5，化学方程式为：
6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O=6NaFeO₂+NH₃↑+7NaOH，故答案为：6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O=6NaFeO₂+NH₃↑+7NaOH；
（2）①硝酸的浓度越大，气体生成物中二氧化氮的含量越高，只在硝酸浓度较低时，产物中才会出现氮气，故答案为：硝酸浓度越大，其还原产物中氮元素的价态越高；
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，浓硝酸具有易挥发，见光分解，生成产物污染空气等性质，
故答案为：硝酸易挥发，不稳定，见光易分解，故不易操作，生成物对环境污染严重；
（3）金属（M）的腐蚀是因为发生反应：M-ne^-→Mⁿ⁺，防止腐蚀是避免金属失电子腐蚀反应；
A．在铁中掺入铬等金属制成不锈钢，原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物．这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化．这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面．而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种“钝化膜“，继续起保护作用，故A符合；
B．在铁制品表面镀锌，锌比铁活泼做原电池负极，铁做正极被保护，故B符合；
C．提高铁中含碳量，制成生铁，含碳越高，碳和铁在电解质溶液中越易形成原电池，铁做负极被腐蚀，故C不符合；
D．将水库铁闸门与直流电源的负极相连，形成电解池，闸门做阴极被保护，故D符合；
故选ABD．

点评：本题考查了化学平衡的计算应用，平衡常数的计算判断，盖斯定律的计算应用，影响化学平衡的 因素分析，氧化还原反应电子守恒方法配平的应用，硝酸性质的图象分析，金属的腐蚀与防护，题目难度较大．