题目内容
铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题:
(1)水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是:3Fe2++2S2O32-+O2+xOH-→Fe3O4↓+S4O32-+2H2O
①上述离子方程式中x=________;
②每生成1 mol Fe3O4,反应转移的电子为________mol;
(2)某高效净水剂可由Fe(OH)SO4聚合得到。工业上以FeSO4、NaNO2和稀硫酸为原料来制备Fe(OH)SO4,反应中有NO生成,化学方程式为 。
高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+ CO(g) Fe(s)+CO2(g)+Q
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃ | 1000 | 1115 | 1300 |
平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
(3)该反应的平衡常数表达式K=_ ;Q 0(填“>”、“<”或“=”);
(4)欲提高上述反应中CO的平衡转化率,可采取的措施是 ;
A.提高反应温度 B.移出部分CO2
C.加入合适的催化剂 D.减小容器的容积
(5)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,此时v正 v逆(填“等于”、“大于”或“小于”)。经过l0 min,在1000℃达到平衡,则该时间范围内反应的平均反应速率v (CO2)= 。
(1)4、4
(2)2FeSO4 + 2NaNO2 + H2SO4 =2Fe(OH) SO4 + Na2SO4 + 2NO↑
(3) >
(4)B
(5)大于、 0.006 mol/(L·min)
解析试题分析:(1)①根据电荷守恒可知:X=4,②由方程式可得:每生成1 mol Fe3O4,反应转移的电子为4mol;
(2)工业上以FeSO4、NaNO2和稀硫酸为原料来制备Fe(OH)SO4的方程式为2FeSO4 + 2NaNO2 + H2SO4 =2Fe(OH) SO4 + Na2SO4 + 2NO↑。
(3)高炉炼铁过程中发生的主要反应的化学平衡常数为。由于升高温度K减小,说明升高温度化学平衡向逆反应方向移动,逆反应方向是吸热反应,所以正反应为放热反应,所以Q>0.
(4)A升高温度化学平衡向逆反应方向移动,CO的平衡转化率降低。错误。B移出部分CO2,即减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,CO的平衡转化率提高。正确。C.加入合适的催化剂 ,对化学平衡无影响,因此CO的平衡转化率不变。错误。D.减小容器的容积即增大压强。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以改变压强化学平衡不移动,CO的平衡转化率不变。错误。故正确选项为B。
(5)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,因为C(CO) :C(CO2) =1<4.0,所以V正>V逆。C(CO) (开始)=" 0.1mol/L," C(CO2)(开始) =0.1mol/L,假设在反应过程中ΔC(CO)=X,则平衡时C(CO) (平衡)=( 0.1-X) mol/L, C(CO2) (平衡)=( 0.1+X) mol/L,C(CO2) (平衡):C(CO) (平衡)= ( 0.1+X) mol/L:( 0.1-X) mol/L=4.0,解得X="0.06mol/L." 所以在该时间范围内反应的平均反应速率v (CO2)= 0.06mol/L÷10L=0.006mol/(L·min).
考点:考查离子方程式的配平、氧化还原反应中的电子转移、化学平衡常数的表达式、平衡状态的判断、外界条件对化学平衡的影响等知识。
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(1)在800℃发生上述反应,以表中的物质的量投入恒容反应器,其中向正反应方向移动的有 (选填A、B、C、D、E);
| n(CO) | n(H2O) | n(H2) | n(CO2) |
A | 1 | 5 | 2 | 3 |
B | 2 | 2 | 1 | 1 |
C | 3 | 3 | 0 | 0 |
D | 0.5 | 2 | 1 | 1 |
E | 3 | 1 | 2 | 1 |
(3)已知在一定温度下,C(s)+CO2(g)2CO(g)平衡常数K;K的表达式 ;
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 平衡常数K1;
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常数K2;
则K、K1、K2之间的关系是: ;
(4)某温度下C(s)+CO2(g)2CO(g)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A.c(CO2)=c(CO) B.K不变 C.容器中的压强不变
D.v正(CO)=2v正(CO2) E.c(CO)保持不变 F.混合气体相对分子质量不变
(5)如图1所示,在甲、乙两容器中都充入1molC和1molCO2,并使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g),并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中
CO2的转化率随时间变化的图像如图2所示,请在图2中画出乙容器中CO2的转化率随时间变化的图像。
图1 图2
在体积固定的密闭容器中,进行如下化学反应:N2O4(g)2NO2(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t /℃ | 80 | 100 | 120 |
K | 1.80 | 2.76 | 3.45 |
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= 。
(2)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。
A.容器内混合气体密度不变
B.混合气体中c(NO2)不变
C.0.5mol N2O4分解的同时有1 mol NO2生成
(4)在80℃时,将2.80molN2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中,一段时间后对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | |
n(N2O4) | 2.80 | A | 2.00 | c | d | 1.60 |
n(NO2) | 0 | 0.96 | b | 2.08 | 2.40 | 2.40 |
①b的值为 ;
②N2O4的平衡转化率为 ;
③20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率υ(N2O4)= 。
活性炭可处理大气污染物NO。T℃时,在1L密闭容器中加入NO气体和炭粉,发生反应生成两种气体A和B,测得各物质的物质的量如下:
| 活性炭/mol | NO/mol | A/mol | B/mol |
起始状态 | 2.030 | 0.100 | 0 | 0 |
2 min时 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
(1)2 min内,用NO表示该反应的平均速率v(NO)=______mol·L-1·min-1。
(2)该反应的化学方程式是______;T℃时,它的平衡常数K=9/16,则2 min时反应______(填“是”或“不是”)平衡状态;已知升高温度时,K增大,则该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)为了提高反应速率和NO的转化率,可采取的措施是______。