Ⅰ．高炉炼铁过程中发生的主要反应为：13Fe2O3（s） CO（g）⇌23Fe（s）

题目内容：

Ⅰ．高炉炼铁过程中发生的主要反应为：

13Fe₂O₃（s） CO（g）⇌23Fe（s） CO₂（g）

已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：

温度/℃

1000

1150

1300平衡常数

4.0

3.7

3.5请回答以下问题：

（1）该反应的平衡常数表达式K=______，△H=______0（填“＞”、“＜”或“=”）．

（2）在体积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反应经过10min后达到平衡，该时间范围内反应的平均反应速度v（CO₂）=______，CO的平衡转化率为______．

Ⅱ．在氯氧化法处理含CN^-的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐进一步被氧化为无毒物质．

（1）某厂废水中含KCN，其浓度为650mg/L．现用氯氧化法处理，发生如下反应（其中N均为-3价）：KCN 2KOH Cl₂═KOCN 2KCl H₂O，则被氧化的元素是______．

（2）投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气，请配平下列化学方程式：

______KOCN ______KOH ______Cl₂═______CO₂ ______N₂ ______KCl ______H₂O

（3）若处理上述废水20L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯______g．

最佳答案：

Ⅰ（1）可逆反应：

13Fe₂O₃（s） CO（g）⇌23Fe（s） CO₂（g）的平衡常数表达式k=c(CO2)c(CO)，

由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，

故答案为：c(CO2)c(CO)；＜；

（2）此时浓度商Qc=1，小于平衡常数4，反应向正反应进行，令参加反应的CO为amol，则：

13Fe₂O₃（s） CO（g）⇌23Fe（s） CO₂（g）

开始（mol）：

1、 1

变化（mol）：aa

平衡（mol）：

1、-a 1 a

反应前后气体的化学计量数不变，利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故1 a1-a=4，解得a=0.6，

故v（CO₂）=0.6mol10L10min=0.006mol/（L•min）；

CO的平衡转化率为0.6mol1mol×100%=60%，

故答案为：0.006mol/（L•min）；

60%；

Ⅱ、（1）反应中C元素化合价由KCN中 2价升高为KOCN中 4价，C元素被氧化，

故答案为：C；

（2）反应中KOCN→N₂，N元素化合价由-3价升高为0价，共升高6价，Cl₂→KCl，Cl元素化合价由0价降低为-1价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故N₂系数为1，Cl₂系数为3，结合原子守恒配平其它物质的系数，平衡后方程式为：2KOCN 4KOH 3Cl₂═2CO₂ N₂ 6KCl 2H₂O，

故答案为：

24、3、2、1、6、2；

（3）废水中KCN的质量为650mg/L×20L=13000mg=13g，物质的量为13g65g/mol=0.2mol，使KCN完全转化为无毒物质，应生成CO、N₂，整个过程中C元素化合价由 2价升高为 4价，N元素化合价由-3价升高为0价，Cl元素化合价由0价降低为-1价，电子转移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2） 0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯气的质量为0.5mol×71g/mol=35.5g，

故答案为：35.5．

答案解析：

13

考点核心：

氧化还原反应的本质：电子的转移（得失或偏移） 氧化还原反应的特征：化合价升降（某些元素化合价在反应前后发生变化，是氧化还原反应判别的依据）