Question

Ⅰ．高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為：

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下：

溫度/℃	1000	1150	1300
平衡常數	4.0	3.7	3.5

請回答以下問題：
（1）該反應的平衡常數表達式K=______，△H=______0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在體積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，反應經過10min后達到平衡，該時間范圍內反應的平均反應速度v（CO₂）=______，CO的平衡轉化率為______．
Ⅱ．在氯氧化法處理含CN^-的廢水過程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽（其毒性僅為氰化物的千分之一），氰酸鹽進一步被氧化為無毒物質．
（1）某廠廢水中含KCN，其濃度為650mg/L．現用氯氧化法處理，發(fā)生如下反應（其中N均為-3價）：KCN+2KOH+Cl₂═KOCN+2KCl+H₂O，則被氧化的元素是______．
（2）投入過量液氯，可將氰酸鹽進一步氧化為氮氣，請配平下列化學方程式：
______KOCN+______KOH+______Cl₂═______CO₂+______N₂+______KCl+______H₂O
（3）若處理上述廢水20L，使KCN完全轉化為無毒物質，至少需液氯______g．

Answer 1

Ⅰ（1）可逆反應：

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數表達式k=

c(CO2)

c(CO)

，
由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：

c(CO2)

c(CO)

；＜；
（2）此時濃度商Qc=1，小于平衡常數4，反應向正反應進行，令參加反應的CO為amol，則：
           

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）?

2

3

Fe（s）+CO₂（g）
開始（mol）：1               1
變化（mol）：a               a
平衡（mol）：1-a             1+a
反應前后氣體的化學計量數不變，利用物質的量代替濃度計算平衡常數，故

1+a

1-a

=4，解得a=0.6，
故v（CO₂）=

0.6mol 10L

10min

=0.006mol/（L?min）；
CO的平衡轉化率為

0.6mol

1mol

×100%=60%，
故答案為：0.006mol/（L?min）；60%；
Ⅱ、（1）反應中C元素化合價由KCN中+2價升高為KOCN中+4價，C元素被氧化，
故答案為：C；
（2）反應中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故N₂系數為1，Cl₂系數為3，結合原子守恒配平其它物質的系數，平衡后方程式為：2KOCN+4KOH+3Cl₂═2CO₂+N₂+6KCl+2H₂O，
故答案為：2、4、3、2、1、6、2；
（3）廢水中KCN的質量為650mg/L×20L=13000mg=13g，物質的量為

13g

65g/mol

=0.2mol，使KCN完全轉化為無毒物質，應生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，電子轉移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2）+0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯氣的質量為0.5mol×71g/mol=35.5g，
故答案為：35.5．