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（s，石墨）═2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ?mol^-1；
②C（s，石墨）+CO₂（g）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1．則a=

 

．
（2）冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

，溫度升高后，K值

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（3）在T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過一段時(shí)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(shí)，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
b．增加Fe₂O₃的量，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率
c．甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙的平衡轉(zhuǎn)化率
d．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為2：3
（4）工業(yè)上利用CO與 H₂的混合氣體在催化劑作用下合成甲醇，甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，有一種電化學(xué)法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置模擬上述過程：
①寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式

 

；
②寫出除去甲醇的離子方程式

 

．
（5）某工業(yè)廢液中含有Ba²⁺、Sr²⁺，為了回收Sr²⁺．現(xiàn)向該廢液中加入適量SO₄^2-并調(diào)節(jié)該溶液的PH至8-10，充分反應(yīng)后過濾．若濾液中Ba²⁺ 濃度為1×10^-5mol?L^-1，依表數(shù)據(jù)推算出濾液中Sr²⁺物質(zhì)的量濃度不大于

 

mol?L^-1．

	SrSO4	BaSO4	Sr（OH）2
KSP	3.3×10-7	1.1×10-10	3.2×10-4

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的計(jì)算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),電解原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,電化學(xué)專題

分析：（1）依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算得到；
（2）平衡常數(shù)結(jié)合化學(xué)方程式書寫，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積，依據(jù)計(jì)算得到a的值分析反應(yīng)能量變化，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理判斷平衡常數(shù)歲溫度變化；
（3）①在T℃時(shí)，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(jì)算結(jié)合轉(zhuǎn)化率概念計(jì)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(shí)，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
b．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．
c．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；
d．依據(jù)平衡三段式計(jì)算平衡物質(zhì)的量；計(jì)算甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比；
（4）①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-═Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平寫出：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
（5）根據(jù)BaSO₄的K_sp求出溶液中硫酸根的濃度，再根據(jù)SrSO₄的K_sp求出Sr²⁺物質(zhì)的量濃度；

解答： 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3C（s，石墨）═2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ?mol^-1；
②C（s，石墨）+CO₂（g）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ?mol^-1．
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①-②×3得到：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJ?mol^-1．
則a=-28.5kJ?mol^-1；
故答案為：-28.5kJ?mol^-1 ；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，平衡常數(shù)K=

c3(CO2)

c3(CO)

；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
故答案為：

c3(CO2)

c3(CO)

；減��；
（3）①在T℃時(shí)，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
K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，計(jì)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(shí)，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．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B錯(cuò)誤；
C．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C錯(cuò)誤；
D．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(jì)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D正確；
故答案為：AD；
（4）①通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Co²⁺-e^-═Co³⁺，
故答案為：Co²⁺-e^-═Co³⁺；
②以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化，自身被還原為Co²⁺，結(jié)合原子守恒與電荷守恒可知，還原生成H⁺，配平書寫離子方程式為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺，
故答案為：6Co³⁺+CH₃OH+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺；
（5）濾液中Ba²⁺濃度為1×10^-5mol?L^-1，則c（SO₄^2-）=

Ksp(BaSO4)

c(Ba2+)

=

1.1×10-10

1×10-5

=1.1×10^-5mol/L；
所以濾液中Sr²⁺物質(zhì)的量濃度為c（Sr²⁺）=

Ksp(SrSO4)

c(SO42-)

=

3.3×10-7

1.1×10-5

=0.03mol/L，當(dāng)Sr²⁺物質(zhì)的量濃度大于0.03mol/L是會(huì)析出SrSO₄沉淀，所以濾液中Sr²⁺物質(zhì)的量濃度不大于0.03mol/L；
故答案為：0.03．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的分析應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用、原電池原理、電解原理的電極反應(yīng)書寫方法、沉淀溶解平衡和溶度積常數(shù)的計(jì)算應(yīng)用分析，題目難度中等．