Question

I．設反應①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）的平衡常數為K₁．反應  ②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）的平衡常數為K₂，在不同溫度下，K₁、K₂的值如下：

T（K）	K1	K2
973	1.47	2.36
1173	2.15	1.67

（1）現有反應③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），這是一個

 

（填“吸”或“放”）熱反應，要使平衡③向右移動，可采取的措施有

 

（填序號）．
A．縮小反應容器容積  B．擴大反應容器容積    C．降低溫度
D．升高溫度    E．使用合適的催化劑    F．設法減少CO的量
（2）若反應Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）在溫度T₁下進行；Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）在溫度T₂下進行，已知T₁＞T₂，且c（CO₂）＞c（H₂O）（其他條件均相同），則兩者的反應速率

 

 （填序號）．
A．前者大    B．后者大    C．一樣大  D．無法判斷
II．（1）鋼鐵的表面發藍、發黑處理是常用的防腐方法．請配平主要反應的方程式：

 

Na₂FeO₂+

 

NaNO₂+

 

H₂O═

 

NaFeO₂+

 

NH₃↑+

 

NaOH
（2）鋼鐵經冷、濃HNO₃處理后“鈍化”能達到防腐目的，不同濃度的HNO₃與鐵反應的還原產物很復雜，其分布曲線如下圖．

①圖示可知，分析HNO₃與鐵反應的規律是

 

．
②工業上一般不用冷濃硝酸進行鐵表面處理，其可能的原因是

 

．
（3）金屬（M）的腐蝕是因為發生反應：M-ne^-→Mⁿ⁺，除了上述表面處理的方法外，下列方法也能起到防腐作用的是

 

 （填字母編號）
A．在鐵中摻入鉻等金屬制成不銹鋼  B．在鐵制品表面鍍鋅
C．提高鐵中含碳量，制成生鐵       D．將水庫鐵閘門與直流電源的負極相連．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）根據反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系式，據此關系式及上表數據，也能推斷出反應吸熱或是放熱；利用蓋斯定律計算，平衡常數，結合圖表中平衡常數隨溫度變化分析反應熱量變化；依據化學平衡影響因素分析平衡移動方向；
（2）依據化學反應速率隨溫度的變化分析判斷，已知T₁＞T₂，溫度越高反應速率越大；
Ⅱ、（1）根據元素化合價變化，結合電子守恒、原子守恒分析化學方程式中化學計量數；
（2）①依據依據圖象曲線變化趨勢和變化特征，結合橫軸硝酸濃度和縱軸還原產物質量分數的大小變化分析判斷；
②濃硝酸具有易揮發，見光分解，生成產物污染空氣等性質；
（3）防止金屬腐蝕的方法為原電池的犧牲陽極的陰極保護，電解池的陰極電保護，鍍上保護層，涂上隔離層，改變金屬結構等措施分析．

解答：解：已知：①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）；②Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）；
利用蓋斯定律將①-②可得：③H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）；
則K₃=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

=

c(CO) c(CO2)

c(H2) c(H2O)

=

K1

K2

，依據圖表平衡常數數據分析，溫度升高

K1

K2

增大，說明平衡正向進行，反應是吸熱反應；
③H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）反應是吸熱反應，反應前后氣體體積不變，要使反應在一定條件下建立的平衡向正反應方向移動，則
A．縮小反應容器容積實質增大壓強，反應前后氣體體積不變，平衡不動； 故A不符合；
B．擴大反應容器容積，壓強減小，反應前后氣體體積不變，平衡不動；故B不符合；
C．反應是吸熱反應，降低溫度，平衡向放熱反應方向進行，平衡逆向進行，故C不符合；
D．反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向進行，平衡正向進行，故D符合；
E．使用合適的催化劑，催化劑只改變反應速率，不改變平衡，故E不符合；
F．設法減少CO的濃度，減少生成物濃度平衡正向進行，故F符合；
故答案為：吸熱反應；DF；
（2）反應速率隨溫度變化，溫度越高，反應速率越大，所以反應速率①大，故選A．
Ⅱ、（1）Na₂FeO₂+NaNO₂+H₂O→NaFeO₂+NH₃↑+NaOH中，鐵元素化合價從+2價變化為+3價，氮元素化合價從+3價變化為-3價，Na₂FeO₂～NaFeO₂～e^-，NaNO₂～NH₃～6e^-
依據電子守恒Na₂FeO₂的配平系數為6，NaFeO₂的配平系數為6，NaNO₂和NH₃的配平系數為1，依據原子守恒配平NaOH，配平系數為7，H₂O的配平系數為5，化學方程式為：
6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O=6NaFeO₂+NH₃↑+7NaOH，故答案為：6Na₂FeO₂+NaNO₂+5H₂O=6NaFeO₂+NH₃↑+7NaOH；
（2）①硝酸的濃度越大，氣體生成物中二氧化氮的含量越高，只在硝酸濃度較低時，產物中才會出現氮氣，故答案為：硝酸濃度越大，其還原產物中氮元素的價態越高；
②工業上一般不用冷濃硝酸進行鐵表面處理，濃硝酸具有易揮發，見光分解，生成產物污染空氣等性質，
故答案為：硝酸易揮發，不穩定，見光易分解，故不易操作，生成物對環境污染嚴重；
（3）金屬（M）的腐蝕是因為發生反應：M-ne^-→Mⁿ⁺，防止腐蝕是避免金屬失電子腐蝕反應；
A．在鐵中摻入鉻等金屬制成不銹鋼，原因是用鉻對鋼進行合金化處理時，把表面氧化物的類型改變成了類似于純鉻金屬上形成的表面氧化物．這種緊密粘附的富鉻氧化物保護表面，防止進一步地氧化．這種氧化層極薄，透過它可以看到鋼表面的自然光澤，使不銹鋼具有獨特的表面．而且，如果損壞了表層，所暴露出的鋼表面會和大氣反應進行自我修理，重新形成這種“鈍化膜“，繼續起保護作用，故A符合；
B．在鐵制品表面鍍鋅，鋅比鐵活潑做原電池負極，鐵做正極被保護，故B符合；
C．提高鐵中含碳量，制成生鐵，含碳越高，碳和鐵在電解質溶液中越易形成原電池，鐵做負極被腐蝕，故C不符合；
D．將水庫鐵閘門與直流電源的負極相連，形成電解池，閘門做陰極被保護，故D符合；
故選ABD．

點評：本題考查了化學平衡的計算應用，平衡常數的計算判斷，蓋斯定律的計算應用，影響化學平衡的 因素分析，氧化還原反應電子守恒方法配平的應用，硝酸性質的圖象分析，金屬的腐蝕與防護，題目難度較大．