题目内容
C(s)+O2(g)═CO2(g),△H1=-393.5kJ?mol-1 ①
C(s)+CO2(g)═2CO(g),△H2=+172.5kJ?mol-1 ②
4CO(g)+Fe3O4(s)═4CO2(g)+3Fe(s),△H3=-13.7kJ?mol-1 ③
请回答下列问题:
(1)计算3Fe(s)+2O2(g)═Fe3O4(s)的△H=
(2)800℃时,C(s)+CO2(g)?2CO(g)的平衡常数K=1.64,相同条件下测得高炉内c(CO)=0.20mol?L-1、c(CO2)=0.05mol?L-1,此时反应向
(3)某种矿石中铁元素以氧化物FemOn形式存在,现进行如下实验:将少量铁矿石样品粉碎,称取25.0g样品于烧杯中,加入稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,滤去不溶物.向所得滤液中加入10.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6g.剩下滤液用浓度为2mol?L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积25.0mL.
提示:2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+ 8H++MnO4-+5Fe2+═Mn2++5Fe3++4H2O
①计算该铁矿石中铁元素的质量分数.
②计算氧化物FemOn的化学式(m、n为正整数).
(2)计算浓度商,与平衡常数比较,依此判断反应进行的方向;
(3)①参加反应的MnO4-的物质的量为2mol?L-1×0.025L=0.05mol,根据离子方程式计算n(Fe2+),根据元素守恒,氧化物中铁元素的质量等于Fe2+的质量;
②参加反应的铜的质量为10g-3.6g=6.4g,铜发生反应Cu+2Fe3+═Cu2++2Fe2+.由反应可知硫酸与氧化物反应后的溶液中铁离子n(Fe3+)=2n(Cu),亚铁离子n(Fe2+)=0.25mol-n(Fe3+),判断氧化物中铁离子与亚铁离子数目比,据此书写化学式.
C(s)+O2(g)═CO2(g),△H1=-393.5kJ?mol-1 ①
C(s)+CO2(g)═2CO(g),△H2=+172.5kJ?mol-1 ②
4CO(g)+Fe3O4(s)═4CO2(g)+3Fe(s),△H3=-13.7kJ?mol-1 ③
根据盖斯定律:①×2-②×2-③,可得方程3Fe(s)+2O2(g)═Fe3O4(s),则△H=2△H1-2△H2-△H3=-393.5×2-172.5×2+13.7=-1118.3kJ?mol-1,
故答案为:-1118.3kJ?mol-1;
(2)已知C(s)+CO2(g)?2CO(g),则Qc=
c2(CO) |
c(CO2) |
0.22 |
0.05 |
故答案为:正;
(3)①参加反应的MnO4-的物质的量为2mol?L-1×0.025L=0.05mol,根据离子方程式可知n(Fe2+)=5n(MnO4-)=5×0.05mol=0.25mol,根据元素守恒,氧化物中铁元素的质量等于Fe2+的质量为0.25mol×56g/mol=14g;所以铁矿石中铁元素的质量分数为
14g |
25g |
故答案为:56%;
②参加反应的铜的质量为10g-3.6g=6.4g,物质的量为
6.4g |
64g/mol |
故答案为:2Fe2O3?FeO或Fe5O7.
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),ΔH=-566 kJ·mol-1
2Fe(s)+ O2(g)=Fe2O3(s),ΔH=-825.5 kJ·mol-1
反应:Fe2O3(s)+ 3CO(g) 2Fe(s)+ 3CO2(g),ΔH=______ kJ·mol-1.
Ⅱ. 反应 Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g)在1000℃的平衡常数等于4.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)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
容器 |
反应物投入的量 |
反应物的 转化率 |
CH3OH的浓度 |
能量变化 (Q1、Q2、Q3均大于0) |
甲 |
1mol CO和2mol H2 |
α1 |
c1 |
放出Q1kJ热量 |
乙 |
1mol CH3OH |
α2 |
c2 |
吸收Q2kJ热量 |
丙 |
2mol CO和4mol H2 |
α3 |
c3 |
放出Q3kJ热量 |
则下列关系正确的是________.
A.c1=c2
B.2Q1=Q3
C.2a1=a3
D.a1 +a2 =1
E.该反应若生成1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量
(3)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.
(4)甲醇可与氧气构成燃料电池,该电池用多孔的惰性电极浸入浓氢氧化钾溶液,写出该电池的负极反应式______________________.