Question

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 与足量的碳，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K_p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代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作K_p]

(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_____________。

Answer

-27 K3= ad 43kJ 正向 23.04P总 负 C2HCl3 +5H++8e-=C2H6 +3C1-

【解析】(1). 已知 ① Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g) △H=+489kJ/mol，② C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H=+172kJ/mol，根据盖斯定律可知，①－②×3得Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=－27kJ/mol，由上述计算过程可知：K3=，故答案为：－27；K3=；

(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Fe2O3(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g)，反应达到平衡后，在t1时刻，改变某条件，V(逆)突然增大，但重新达到平衡后与原平衡相同，说明温度不变，平衡常数K=c(CO)不变，则t1时刻改变的条件可以是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，反应达到平衡后，CO的体积分数为40%，根据化学平衡“三段式”法有：

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C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H=+172kJ/mol可知，该反应达平衡后吸收的热量是：0.25mol×172kJ/mol=43kJ，故答案为：43kJ；

②. T℃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，则V(CO2):V(CO) =5:4大于原平衡状态下的V(CO2):V(CO) =1:1，平衡正向移动，故答案为：正向；

③. 925℃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). 由图3可知，纳米零价铁中Fe失电子作负极，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 +3C1－，故答案为：负；C2HCl3 +5H++8e－=C2H6 +3C1－。