Fe-C合金在Ar-H2O--H2氣氛中脫碳處理可能涉及的反應如下:
ⅰ.C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H1=+131.3kJ?mol-1
ⅱ.Fe(s)+H2O(g)?H2(g)+FeO(s)ΔH2
ⅲ.3Fe(s)+4H2O(g)?4H2(g)+Fe3O4(s)△H3
ⅳ.3FeO(s)+H2O(g)?H2(g)+Fe3O4(s)△H4
(1)在熱力學標準狀況下(298.15K、101kPa)由穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)合成1mol化合物的反應焓變?yōu)樵摶衔锏臉藴誓柹伸剩?br />
物質(zhì) |
C(s) |
H2O(g) |
H2(g) |
標準摩爾生成焓(kJ?mol-1) |
0 |
-266.5 |
0 |
CO(g)的標準摩爾生成焓為
-135.2
-135.2
kJ?mol
-1。
(2)對碳質(zhì)量分數(shù)為4.2%某Fe-C合金進行脫碳處理,保持其他條件相同,脫碳時間、脫碳后平均碳含量、脫碳溫度的關系如圖所示.
①脫碳時間一定時,脫碳溫度越高,脫碳效果越
高
高
(填“高”或“低”)。
②a點v
正>
>
v
逆(填“>”、“<”或“=”),理由是
對應溫度下,合金中碳的質(zhì)量分數(shù)仍在不斷減小
對應溫度下,合金中碳的質(zhì)量分數(shù)仍在不斷減小
。
(3)為研究上述反應體系的平衡關系,1103K時向某反應容器中加入足量Fe-C合金和一定量H
2O,氣體總壓為xPa,保持體積不變,tmin后達到平衡,測得氣體總壓為yPa。
①CO的平衡分壓P(CO)=
(y-x)Pa
(y-x)Pa
;若反應ⅱ的平衡常數(shù)為K,則反應ⅰ的分壓平衡常數(shù)K
p=
K(y-x)Pa
K(y-x)Pa
;0~tmin,用單位時間內(nèi)分壓變化表示的反應速率v(H
2O)=
。
②同溫同壓下,再向該容器中注入Ar稀釋,反應ⅲ的化學平衡將
逆向移動
逆向移動
(填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”),平衡時,P(CO)=
不變
不變
(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),H
2O的平衡轉(zhuǎn)化率
不變
不變
。