Question

【题目】铁在生产生活中应用最广泛，炼铁技术和含铁新材料的应用倍受关注。

(1)高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应有:

反应	△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

试计算，X=____，K1、K2与K3之间的关系为__________________。

(2)T1℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C，发生反应i，反应达到平衡后，在t1时刻，改变某条件，V(逆)随时间(t)的变化关系如图1所示，则t1时刻改变的条件可能是_______(填写字母)。

a.保持温度不变，压缩容器 b.保持体积不变，升高温度

c.保持体积不变，加少量碳粉 d.保持温度体积不变，增大CO浓度

(3)在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(P总)加入1molCO2与足最的碳，发生反应iii，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。

①650℃时，该反应达平衡后吸收的热量是__________。(计算时不考虑温度对△H的影响)

②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量按v(CO2):V(CO)=5:4的混合气体，平衡______(填“正向”、”逆向”或“不”)移动。

③925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp为_____。[气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压化替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作Kp]

(4)用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯、AsO3-，其原理如图3所示(导电壳内部为纳米零价铁)。

在除污过程中，纳米零价铁中的Fe为原电池的____极(填“正”或“负”)，写出C2HCl3在其表面被还原为乙烷的电极反应式为____________________。

(5)NaHS可用于污水处理的沉淀剂。已知:25℃时，反应Hg2+(aq)+HS-(aq) HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038，H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7，Ka2=7.0×10-15。

①NaHS的电子式为____________________。

②Ksp(HgS)=_______________。

Answer 1

【答案】 -27 K3=(K1/K2)1/3 ad 43kJ 正向 23.04p总 负 C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl- 4.0×10-53

【解析】(1) 已知i. Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) △H=+489 kJ/mol，

iii. C(s)+CO2(g)2CO(g) △H=+172 kJ/mol，

根据盖斯定律可知，i- iii3得Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=-27 kJ/mol

由上述过程可知：=K2,即K3=(K1/K2)1/3 ，因此，本题正确答案为：-27 ；K3=(K1/K2)1/3

(2)T1℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C，发生反应i，反应达到平衡后，在t1时刻，改变某条件，V(逆)突然增大，但重新达到平衡状态后与原平衡相同，说明温度不变，平衡常数K=c3(CO)不变，则t1时刻改变的条件压缩容器的体积或增大CO的浓度，故答案为：ad。

(3) ①由图2可知，650℃时，该反应达平衡后，CO的体积分数为40%，根据化学平衡“三行式”有： C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始（mol） 1 0

转化（mol） x 2x

平衡（mol） 1-x 2x

则100%=40%，解得：x=0.25mol。

由反应：C(s)+CO2(g)2CO(g) △H=+172 kJ/mol可知该反应达平衡后吸收的热量是：

0.25mol172kJ/mol=43 kJ,故答案为43kJ

②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量按v(CO2):V(CO)=5:4的混合气体，因原平衡时v(CO2):V(CO)=1:1，由于5:4>1:1,故平衡正向移动，因此答案为：正向。

③925℃时，CO的体积分数为96%，则CO2的体积分数为4%，所以用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp==23.04p总，故答案为23.04p总。

(4)由如图3可知纳米零价铁中的Fe失去电子作负极，C2HCl3在其表面被还原为乙烷，根据电荷守恒和原子守恒，该电极反应式为C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl-。故答案为：负 ；C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl-。

(5)①NaHS为含有共价键的离子化合物，其电子式为:

②由已知:I.Hg2+(aq)+HS-(aq) HgS(s)+H+(aq) K=1.75×1038，

II.HS-H++S2- Ka2=7.0×10-15，

II-I得：HgS(s) =4.0×10-53，因此，本题答案为：；4.0×10-53。