题目内容
【题目】A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属;通常情况下,A为固体,B、C均为气体。D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X是一种无氧强酸、E为黑色固体,H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
(1)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是________(填编号)。
(2)写出③的离子方程式:________________
(3)反应⑦的化学方程式为____;该反应中每消耗0.3 mol的A,可转移电子_________mol。在解决此题时的关键一步是____________。
【答案】①②④⑤⑦ Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 0.8mol ⑥
【解析】
A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属,结合后面的红色溶液,中学化学里的红色溶液除了指示剂外,常见的是铁离子遇到SCN-生成的Fe(SCN)3,所以可以确定金属为铁。通常情况下,A为固体,B、C均为气体,所以A为铁,能和铁反应的常见的气体有氧气和氯气,故B和C分别为氧气和氯气中的一种。铁和B生成的D加KSCN显红色,所以B为氯气,D为FeCl3;则C为氧气,E为Fe3O4。X是一种无氧强酸,即为盐酸,Fe3O4和盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和水,H在常温下为液体,所以H为水, G为FeCl2。Fe可以和水蒸气在高温下生成Fe3O4和氢气。综上所述,A为Fe,B为Cl2,C为O2,D为FeCl3,E为Fe3O4,F为含SCN-的溶液,G为FeCl2,H为H2O。
(1)反应①是2Fe+3Cl22FeCl3;②是3Fe+2O2Fe3O4;③是Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O;④是2FeCl3+Fe=3FeCl2; ⑤是2FeCl2+Cl2=2FeCl3;⑥是Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;⑦是3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。有化合价变化的反应是氧化还原反应,所以其中①②④⑤⑦氧化还原反应;
(2)③的化学方程式为Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O,故离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;
(3)反应⑦的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。该反应中每消耗3mol铁,转移电子8mol,所以每消耗0.3 mol的铁,可转移电子0.8mol。在解决此题时的关键一步是第⑥步,从红色溶液推断。
【题目】一种通过铁基氧载体(Fe3O4/FeO)深度还原和再生来合成二甲醚(CH3OCH3) 的原理如图:
(1)二甲酸的合成反应:3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g);△H1
①已知CO、CH3OCH3与H2的燃烧热(△H)分别为 a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol(a、b、c均小于0),则△H1 ____kJ/moL。
②该反应选用(CuO/ZnO/Al2O)复合催化剂,该催化剂能_____(填标号)。
A.提高反应速率 B.促进平衡正向移动 C.改变反应的焓变 D.降低反应的活化能
(2)CH4氧化器中发生的主反应:
i.CH4(g)+Fe3O4(s)=CO(g)+2H2(g)+3FeO(s)
ii.CH4(g)+4Fe3O4(s)=CO2(g)+2H2O(g)+12FeO(s)
850℃时,压强和部分气体体积分数、固相各组分质量分数的关系如图。
①随着压强的增大,反应i的平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②结合图像,分析H2O的体积分数变化的原因________(用化学方程式表示)。
(3)将一定量的FeO 和CO2置于CO2还原器(体积不变的密闭容器)中,发生的主反应:CO2(g)+3FeO(s)=Fe3O4(s)+CO(g)。保持其他条件不变,测得不同温度下最终反应体系中CO、CO2体积分数如下表。
温度t/℃ | 100 | 170 | 200 | 300 | 400 | 500 |
CO2体积分数 | 0.67 | 0.67 | 0.75 | 0.82 | 0.9 | 0.92 |
CO体积分数 | 0.33 | 0.33 | 0.25 | 0.18 | 0.1 | 0.08 |
①△H2______0(填“>”或“<”)。
②由上表可知,若在150℃时进行上述转化,理论转化率α(FeO)为100%。在上述反应体系中,一定可以说明该反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A.CO2的物质的量不变
B.体系的压强不变
C.气体的平均摩尔质量不变
D.CO的生成速率和消耗速率相等且不等于零
③根据化学反应原理,分析CO2还原器温度设置在170℃的原因________。