Question

【題目】鐵在生產(chǎn)生活中應(yīng)用最廣泛，煉鐵技術(shù)和含鐵新材料的應(yīng)用倍受關(guān)注。

(1)高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)有:

反應(yīng)	△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

試計算，X=____，K1、K2與K3之間的關(guān)系為__________________。

(2)T1℃時，向某恒溫密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發(fā)生反應(yīng)i，反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t1時刻，改變某條件，V(逆)隨時間(t)的變化關(guān)系如圖1所示，則t1時刻改變的條件可能是_______(填寫字母)。

a.保持溫度不變，壓縮容器 b.保持體積不變，升高溫度

c.保持體積不變，加少量碳粉 d.保持溫度體積不變，增大CO濃度

(3)在一定溫度下，向某體積可變的恒壓密閉容器(P總)加入1molCO2與足最的碳，發(fā)生反應(yīng)iii，平衡時體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖2所示。

①650℃時，該反應(yīng)達(dá)平衡后吸收的熱量是__________。(計算時不考慮溫度對△H的影響)

②T℃時，若向平衡體系中再充入一定量按v(CO2):V(CO)=5:4的混合氣體，平衡______(填“正向”、”逆向”或“不”)移動。

③925℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp為_____。[氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分?jǐn)?shù)，用某物質(zhì)的平衡分壓化替物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)，記作Kp]

(4)用原電池原理可以除去酸性廢水中的三氯乙烯、AsO3-，其原理如圖3所示(導(dǎo)電殼內(nèi)部為納米零價鐵)。

在除污過程中，納米零價鐵中的Fe為原電池的____極(填“正”或“負(fù)”)，寫出C2HCl3在其表面被還原為乙烷的電極反應(yīng)式為____________________。

(5)NaHS可用于污水處理的沉淀劑。已知:25℃時，反應(yīng)Hg2+(aq)+HS-(aq) HgS(s)+H+(aq)的平衡常數(shù)K=1.75×1038，H2S的電離平衡常數(shù)Ka1=1.0×10-7，Ka2=7.0×10-15。

①NaHS的電子式為____________________。

②Ksp(HgS)=_______________。

Answer 1

【答案】 -27 K3=(K1/K2)1/3 ad 43kJ 正向 23.04p總 負(fù) 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，

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

由上述過程可知：=K2,即K3=(K1/K2)1/3 ，因此，本題正確答案為：-27 ；K3=(K1/K2)1/3

(2)T1℃時，向某恒溫密閉容器中加入一定量的Fe2O3和C，發(fā)生反應(yīng)i，反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t1時刻，改變某條件，V(逆)突然增大，但重新達(dá)到平衡狀態(tài)后與原平衡相同，說明溫度不變，平衡常數(shù)K=c3(CO)不變，則t1時刻改變的條件壓縮容器的體積或增大CO的濃度，故答案為：ad。

(3) ①由圖2可知，650℃時，該反應(yīng)達(dá)平衡后，CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，根據(jù)化學(xué)平衡“三行式”有： C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始（mol） 1 0

轉(zhuǎn)化（mol） x 2x

平衡（mol） 1-x 2x

則100%=40%，解得：x=0.25mol。

由反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g) △H=+172 kJ/mol可知該反應(yīng)達(dá)平衡后吸收的熱量是：

0.25mol172kJ/mol=43 kJ,故答案為43kJ

②T℃時，若向平衡體系中再充入一定量按v(CO2):V(CO)=5:4的混合氣體，因原平衡時v(CO2):V(CO)=1:1，由于5:4>1:1,故平衡正向移動，因此答案為：正向。

③925℃時，CO的體積分?jǐn)?shù)為96%，則CO2的體積分?jǐn)?shù)為4%，所以用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp==23.04p總，故答案為23.04p總。

(4)由如圖3可知納米零價鐵中的Fe失去電子作負(fù)極，C2HCl3在其表面被還原為乙烷，根據(jù)電荷守恒和原子守恒，該電極反應(yīng)式為C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl-。故答案為：負(fù) ；C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3Cl-。

(5)①NaHS為含有共價鍵的離子化合物，其電子式為:

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，本題答案為：；4.0×10-53。