碳酸亚铁(FeCO3)是菱镁矿的主要成分,将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2,若在空气中高温煅烧FeCO3生成Fe2O3。

I.已知25℃,101kPa时:4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H=-1648kJ/mol

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=-393 kJ/mol 2FeCO3(s)=2Fe(s)+ 3O2(g) △H=+148OkJ/mol

(1)请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式_______。

Ⅱ.生成的FeO和Fe2O3在一定条件下被还原为金属铁。

(2)据报道一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁。其反应为:

Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) △H>0

① 原子序数为26的铁元素位于元素周期表的第_______周期。

②反应在5L的密闭容器中进行,2min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量消耗4.8g。则该段时间内用H2表达的平均反应速率为____________。

③将一定量的Fe2O3(s)和一定量的CH4(g)置于恒温恒压容器中,在一定条件下反应,能表明该反应达到平衡状态的是___________。

a.CH4的转化率等于CO的产率 b.混合气体的平均相对分子质量不变

c.v正(CO):v逆(H2)=1:2 d.固体的总质量不变

(3)FeO可用CO进行还原,已知:t℃时,FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),K=0.5,若在1L密闭容器中加入0.04mol FeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)的转化率为50%,则x=_______。

Ⅲ. Fe2O3还可用来制备FeCl3,FeCl3在水溶液中的水解分三步:

Fe3++H2OFe(OH)2++H+ K1

Fe(OH)2++ H2OFe(OH)2++H+ K2

Fe(OH)2++ H2OFe (OH)3+H+ K3

(4)以上水解反应的平衡常效K1、K2、K3由大到小的顺序是_______。通过控制条件,以上水解产物聚合生成聚合物的离子方程式为:xFe3++yH2O===Fex(OH)y(3x-y)++yH+

欲使平衡正向移动可采用的方法是__________(填字母)

a.加水稀释 b.加入少量NaCl固体 c.升温 d.加入少量Na2CO3固体

雾霾天气是一种大气污染状态,雾霾的源头多种多样,比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧,甚至火山喷发等。

(1)汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂的条件下可净化。

①已知部分化学键的键能如下

分子式/结构式

NO/N≡O

CO/C≡O

CO2/O=C=O

N2/N≡N

化学键

N≡O

C≡O

C=O

N≡N

键能(KJ/mol)

632

1072

750

946

请完成汽车尾气净化中NO(g)和CO(g)发生反应的热化学方程式

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=_________kJ/mol

②若上述反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,并在t1时刻达到平衡状态,则下列示意图不符合题意的是_________(填选项序号)。(下图中v正、K、n、P总分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和总压强)

(2)在t1℃下,向体积为10L的恒容密闭容器中通入NO和CO , 测得了不同时间时NO和CO的物质的量如下表:

时间/s

0

1

2

3

4

5

n(NO)/×l0-2mol

10.0

4.50

2.50

1.50

1.00

1.00

n(CO)/×l0-1mol

3.60

3.05

2.85

2.75

2.70

2.70

t1℃时该反应的平衡常数K=__,既能增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是_。(写出一种即可)

(3)如图1所示,以N2O4为原料采用电解法可制备新型绿色硝化剂(一种氮氧化物)写出生成这种硝化剂的阳极电极反应式________________________。

图1 图2

(4)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下,不同c(NO2)/c(NO)、不同温度对脱氮率的影响如图2所示(已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应),请回答温度对脱氮率的影响____________________,给出合理的解释:____________________________________。

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