题目内容
【题目】Ⅰ、铁能形成多种价态的化合物,单质铁能被众多的氧化剂所氧化。
(1)将5.6g的生铁与足量的稀盐酸反应,生成H2的质量______0.2g(填“>”“<”“=”),向此生铁上滴加几滴稀硝酸,写出反应的离子方程式:___________________________。
(2)配制FeCl3溶液时常会出现浑浊现象,其原因是______________________(用离子方程式表示)。室温下配制5mol/L 200mL FeCl3溶液,至少需要添加_______mL 2mol/L的盐酸才会不出现浑浊(已知室温时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,忽略加入盐酸对溶液体积的影响)。
(3)钢铁制品易生锈,导致其生锈的最主要原因是发生了________腐蚀;用NaOH、NaNO2等溶液对铁制品进行钝化处理可提高其抗腐蚀能力,下面是处理过程中所发生的一个反应:____Na2FeO2+_____NaNO2+_____H2O===_____Na2Fe2O4+_____NH3↑+_____,请完善该反应方程式。
II、硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ·mol-1
(1)下列说法中可以说明该反应已达到平衡状态的是_________。
a. 体系内混合气体的密度保持不变 b.
c. 容器内气体的总压强保持不变 d. NO体积分数不再改变
(2)某温度下,NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常数k=2.25,该温度下在甲、乙、丙三个体积为2L的恒容密闭容器中,投入NO2(g)和SO2(g),其起始浓度如下表所示。
起始浓度 | 甲 | 乙 | 丙 |
c(NO2)/mol/L | 0.10 | 0.20 | 0.20 |
c(SO2)/mol/L | 0.10 | 0.10 | 0.20 |
①10min后,甲中达到平衡,则甲中反应的平均速率___________。
②丙达到平衡所用的时间_________(填“<”“>”“=”)10min,达到平衡后,设甲、乙、丙中SO2(g)的转化率分别为a、b、c,则三者的大小关系为_________。
【答案】 < Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+ 5 吸氧 6、1、5、3、1、7 NaOH bd 0.006mol/(L.min) < a=c<b
【解析】Ⅰ、(1)将5.6g的生铁与足量的稀盐酸反应,因生铁中含有碳,实际Fe的质量小于5.6g,则生成H2的质量<0.2g;过量铁溶解于少量稀硝酸生成硝酸亚铁和NO,此反应的离子方程式为 ;3Fe+8H++2NO3- =3Fe2++2NO↑+4H2O;
(2)因Fe3+易水解,水解反应式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,则配制FeCl3溶液时常会出现浑浊现象;若不出现浑浊现象,则c(Fe3+)×C3(OH-)≤Ksp[Fe(OH)3],代入有关数据后可求出c(OH-)≤2×10-13mol/L,c(H+)≥0.05mol/L,则加入盐酸的体积至少为
=0.005L=5mL;
(3)钢铁是合金,易发生吸氧腐蚀;在此氧化还原反应中,Na2FeO2化合价由+2价升为Na2Fe2O4的+3价,当2molNa2FeO2参与反应时,失去2mol电子;NaNO2做氧化剂,化合价由+3价将为NH3的-3价,当1molNaNO2参与反应时,失去6mol电子,根据得失电子数守恒可知,Na2FeO2的计量数为6,Na2Fe2O4的计量数为3,NaNO2的计量数为1,NH3的计量数为1,然后根据质量守恒可知,H2O的计量数为5,NaOH的计量数为7,反应为6Na2FeO2+NaNO2+5H2O═3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH;
II、(1)a.混合气体的质量和体积不变,密度始终不变,无法判断是平衡状态,故a错误;b. 是平衡状态,故b正确;c.混合气体的总物质的量不变,体积不变,容器内压强始终不变,无法判断是平衡状态,故c错误;d.NO体积分数不再改变,量不变,是平衡状态,故d正确;答案为bd;
(2)①根据反应中NO2(g)和SO2(g)的起始浓度分别为0.1mol/L,设在10min达到平衡时,NO2浓度的该变量为x,根据三段式可知:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
初始(mol/L):0.10.1 00
△C:x xxx
平衡:0.1-x0.1-x x x
根据平衡常数为可知:
=
解得x=0.06mol/L.
则平均速率v(NO2)= =0.006mol/(Lmin);
②由于容器体积相同,且反应为气体体积不变的反应,故按照等比加料,达到的是等效平衡,故甲和丙为等效平衡,即丙中所达的平衡状态和甲相同,而由于丙中反应物的浓度大于甲,故反应速率比甲快,到达平衡的时间比10min短;由于甲和丙为等效平衡,故甲、丙中SO2(g)的转化率相等,而乙相当于是向甲容器中加入NO2,据故SO2的转化率大于甲,故三个容器中的转化率的关系为a=c<b。
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