题目内容
【题目】某温度下,在三个体积均为2L的恒容密闭容器中发生如下反应:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),测得实验数据如表:下列说法正确的是
编号 | 温度(℃) | 起始物质的量(mol) | 平衡物质的量(mol) | 达到平衡所需时(s) | |
PCl5(g) | PCl3(g) | Cl2(g) | |||
Ⅰ | 320 | 0.40 | 0.10 | 0.10 | t1 |
Ⅱ | 320 | 0.80 | a | a | t1 |
Ⅲ | 410 | 0.40 | 0.15 | 0.15 | t1 |
A.平衡常数K:容器Ⅱ>容器Ⅲ
B.反应到达平衡时,PCl5的转化率:容器Ⅰ>容器Ⅲ
C.反应到达平衡时,a>0.2 mol
D.起始时向容器Ⅲ中充入0.30 mol PCl5(g)、0.45 molPCl3(g)和0.10 mol Cl2(g),则反应朝逆向进行
【答案】D
【解析】
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),
A. I中K=≈0.03,平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故容器Ⅱ中得到平衡常数与容器I中相同,容器III中K==0.045,因此平衡常数K:容器Ⅱ<容器Ⅲ,A错误;
B.容器Ⅱ与容器Ⅰ相比,相当于增大压强,增大压强,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,PCl5的转化率减小,即PCl5的转化率:容器Ⅱ<容器Ⅰ;起始量相同,升温达到平衡状态Cl2和PCl3物质的量增加,由于升温平衡向吸热反应方向移动,容器Ⅲ是升高温度,反应为吸热反应,升温平衡正向进行,反应到达平衡时,PCl5的转化率:容器Ⅰ<容器Ⅲ,B错误;
C.Ⅱ的起始量是Ⅰ的2倍,若平衡不变,达到平衡状态a值为0.2 mol,但恒温恒容条件下,起始量增大一倍,容器中压强增大,平衡逆向进行,反应到达平衡时,a<0.2 mol,C错误;
D.起始时向容器Ⅲ中充入PCl5 0.30 mol、PCl3 0.45 mol和Cl2 0.10 mol,则此时Qc==0.075>0.044,故平衡逆向移动,D正确;
故合理选项是D。
【题目】碳酸亚铁(白色固体,难溶于水)是一种重要的工业原料,可用于制备补血剂乳酸亚铁,也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验,寻找利用复分解反应制备 FeCO3 沉淀的最佳方案:
实验 | 试剂 | 现象 | |
滴管 | 试管 | ||
0.8 mol/L FeSO4 溶液(pH=4.5) | 1 mol/L Na2CO3 溶液(pH=11.9) | 实验Ⅰ:立即产生灰绿色沉淀,5min 后出现明显的红褐色 | |
0.8 mol/L FeSO4 溶液(pH=4.5) | 1 mol/L NaHCO3 溶液 (pH=8.6) | 实验Ⅱ:产生白色沉淀及少量无色气泡,2min 后出现明显的灰绿色 | |
0.8 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液(pH=4.0) | 1 mol/L NaHCO3 溶液 (pH=8.6) | 实验Ⅲ:产生白色沉淀及无色气泡,较长时间保持白色 |
(1)实验 I 中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示,请补全反应:
____Fe2+ +_______ ______+____ _______ +____H2O=____Fe(OH)3 ↓+____HCO3
(2)实验 II 中产生 FeCO3 的离子方程式为_____________________________。
(3)为了探究实验 III 中 NH4+所起的作用,甲同学设计了实验 IV 进行探究:
操作 | 现象 | |
实验IV | 向 0.8 mol/L FeSO4 溶液中加入①__________,再加入 Na2SO4 固体配制成混合溶液(已知 Na+对实验无影响,忽略混合后溶液体积变化)。再取该溶液一滴管,与 2mL 1 mol/L NaHCO3 溶液混合 | 与实验 III 现象相同 |
实验 IV 中加入 Na2SO4 固体的目的是②_______________________。
对比实验 II、III、IV,甲同学得出结论:NH4+水解产生 H+,降低溶液 pH,减少了副物 Fe(OH)2 的产生。
乙同学认为该实验方案不够严谨,应补充的对比实验操作是:③_____________,再取该溶液一滴管,与2mL 1 mol/L NaHCO3 溶液混合。
(4)小组同学进一步讨论认为,定性实验现象并不能直接证明实验 III 中 FeCO3 的纯度最高,需要利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验 I、II、III 中的沉淀进行过滤、洗涤、干燥后称量,然后转移至 A 处的广口瓶中。
为测定 FeCO3 的纯度,除样品总质量外,还需测定的物理量是______________________。
(5)实验反思:经测定,实验 III 中的 FeCO3 纯度高于方案 I 和方案 II。通过以上实验分析,制备 FeCO3 实验成功的关键因素是__________________________________。