Question

【題目】鐵是重要的金屬元素,用途極廣。

（1）某高效凈水劑可由Fe(OH)SO4聚合得到。工業(yè)上以FeSO4、NaNO2和稀硫酸為原料來制備Fe(OH)SO4，反應中有NO生成，化學方程式為__________。

（2）已知：①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ/mol

②C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ/mol

高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為：

1/3Fe2O3(s)+ CO(g) 2/3Fe(s)+CO2(g) ΔH = a kJ/mol，則a =_____kJ/mol。

已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如下表：

溫度/℃	1000	1115	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，此時v正 ________v逆(填“等于”、“大于”或“小于”)。經(jīng)過l0 min，在1000℃達到平衡，則該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率v (CO2)= ______________。欲提高上述反應中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是______________；

A.提高反應溫度 B.移出部分CO2 C.加入合適的催化劑 D.減小容器的容積

Answer 1

【答案】2FeSO4＋2NaNO2＋H2SO4=2Fe(OH)SO4＋2NO＋Na2SO4－9.5大于0.006mol/(L·min)B

【解析】

（1）此反應為氧化還原反應，反應物中既有氧化劑又有還原劑，依據(jù)化合價升降相等配平即可；

（2）依據(jù)熱化學方程式計算，反應焓變；依據(jù)計算得到濃度商和該溫度下平衡常數(shù)比較判斷反應進行方向，依據(jù)平衡常數(shù)計算生成二氧化碳，結(jié)合反應速率概念計算二氧化碳的化學反應速率；欲提高上述反應中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，需要反應正向進行；

（1）FeSO4→Fe（OH）SO4 ，F(xiàn)e由+2變?yōu)?/span>+3，故FeSO4為還原劑，NaNO2→NO，N由+3變?yōu)?/span>+2，故NaNO2為氧化劑，稀硫酸既不做氧化劑也不做還原劑．FeSO4→Fe（OH）SO4 和NaNO2→NO化合價升降相等，故FeSO4和NaNO2化學計量數(shù)相等，依據(jù)原子守恒配平可得：2FeSO4+2NaNO2+H2SO4=2Fe（OH）SO4+Na2SO4+2NO↑；

（2）①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ·mol－1

②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ·mol－1

依據(jù)蓋斯定律①×1/3-②得到高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為：1/3Fe2O3（s）+CO（g）2/3 Fe（s）+CO2（g）△H=-9.5 kJ·mol－1，則a=-9.5kJ·mol－1；

在一個容積為：10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，濃度商Q==1＜K=4，說明反應正向進行，v正＞v逆；

設(shè)反應一氧化碳物質(zhì)的量為x

1/3Fe2O3（s）+CO（g）2/3 Fe（s）+CO2（g）

起始量 （mol） 1 1

變化量（mol） x x

平衡量（mol） 1-x 1+x

(1+x)/(1-x)=4

x=0.6

經(jīng)過l0min，在1000℃達到平衡，則該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率v（CO2）==0.006mol·L－1·min－1；

欲提高上述反應中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，應使平衡正向進行；

A．反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，一氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，故A不符合；

B．移出部分CO2 平衡正向移動，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故B符合；

C．加入合適的催化劑，能改變反應速率不改變化學平衡，一氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，故C不符合；

D．由于反應前后氣體體積不變，減小容器的容積增大壓強，平衡不移動，一氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，故D不符合；

故選B．