题目内容
【题目】我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol
2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-825.5 kJ/mol
则反应:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H= kJ/mol。
II.反应1/3Fe2O3(s)+CO(g)2/3Fe(s)+CO2(g)在1000℃的平衡常数等于4.0。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过l0min后达到平衡。
(1)CO的平衡转化率= _____________。
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________
a.提高反应温度 b.增大反应体系的压强
c.选取合适的催化剂 d.及时吸收或移出部分CO2
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
III.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:
(1)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________。
(2)若在一体积可变的密闭容器中充入l molCO、2molH2和1molCH3OH,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则该反应向________(填“正”、“逆”)反应方向移动。
(3)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
1)B极上的电极反应式为 。
2)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解硫酸铜溶液,当阳极收集到11.2L(标准状况)气体时,消耗甲烷的体积为 L(标准状况下)。
【答案】
(1)-23.5 (2)60% (3)d (4)0.15mol/(L.min) (5)正 (各3分)
(6)CH4-8e-+402-=CO2+2H2O (7)5.6
【解析】I.已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ/mol
②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-825.5 kJ/mol
则根据盖斯定律可知①×3/2-②即可得到反应:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的反应热△H=-23.5kJ/mol。
II.(1)设CO的转化浓度为x,则
Fe2O3(s)+ CO(g)
Fe(s)+ CO2(g)
初始浓度(molL1) 0.1 0.1
转化浓度(molL1) x x
平衡浓度(molL1) 0.1—x 0.1+x
根据平衡常数可得:(0.1+x)/(0.1—x)=4,解得x=0.06molL1,则CO的平衡转化率60%。
(2)a.正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向进行,转化率降低,a错误;b.反应前后体积不变,增大反应体系的压强平衡不移动,转化率不变,b错误;c.催化剂不能改变平衡状态,则选取合适的催化剂不能改变转化率,c错误;d.及时吸收或移出部分CO2,平衡向正反应方向移动,转化率增大,d正确;e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触可以加快反应速率,但不能影响平衡状态,转化率不变,e错误,答案选d。
III.(1)根据图像可知反应进行到10min时达到平衡状态,生成甲醇的浓度是0.75mol/L,则根据方程式可知消耗氢气的浓度是1.5mol/L,所以用氢气表示的反应速率为1.5mol/L÷10min=0.15mol/(Lmin)。
(2)反应前l molCO、2molH2和1molCH3OH的平均摩尔质量为(1mol×28g/mol+2mol×2g/mol+1mol×32g/mol)÷4mol=16g/mol,达到平衡吋测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍,则平衡时平均摩尔质量为29g/mol×1.6=46.4g/mol,说明反应向平均摩尔质量增大的方向即正反应方向移动。
(3)B电极通入甲烷转化为CO2,这说明甲烷被氧化发生氧化反应,则B电极是负极,电极反应式为CH4+4O2﹣﹣8e﹣=CO2+2H2O;
(4)惰性电极电解硫酸铜溶液阳极氢氧根放电,当阳极收集到11.2L(标准状况)气体,即0.5mol氧气时转移0.5mol×4=2mol电子。1分子甲烷失去8个电子,则根据得失守恒可知消耗甲烷是2mol÷8=0.25mol,在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L。
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【题目】已知硫铁矿的主要成分是FeS2(铁元素呈+2价,硫元素呈—1价)。以下是分析硫铁矿中FeS2含量的三种方法,各方法的操作流程图如下:
请同答下列问题:
(1)流程图中操作①、②、③分别指的是:①____________、②___________、③________。
操作④、⑤用到的主要仪器是:④_________、⑤__________(每空填1~2个仪器)。
(2)判断溶液中SO42-离子己沉淀完全的方法是______________________________________。
(3)某同学用方法Ⅲ测定试样中Fe元素的含量,需要准确配制KMnO4标准溶液,下列因素导致所配制的溶液浓度偏大的有
A.砝码生锈 | B.定容时俯视 |
C.称量时物质和砝码位置反了(需要游码) | D.容量瓶用待装液润 |
(4)某同学采用方法Ⅱ分析矿石中的Fe含量,发现测定结果总是偏高,则产生误差的可能原因是______________________________________。
(5)称取矿石试样1.60g,按方法Ⅰ分析,称得BaSO4的质量为4.66g,假设矿石中的硫元素全部来自于FeS2,则该矿石中FeS2的质量分数是_________________________。