题目内容
【题目】某校化学小组学生利用如图所列装置进行 “铁与水反应”的实验,并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去)
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(1)装置B中发生反应的化学方程式是__。
(2)装置E中的现象是:__。
(3)停止反应,待B管冷却后,取其中的固体,加入过量稀盐酸充分反应,过滤。简述检验滤液中Fe3+的操作方法:__。
(4)该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体,设计流程如下:
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步骤I中通入Cl2的作用是__。
【答案】3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 黑色固体变为红色,管壁有水珠 取少量滤液,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红色 将滤液中含有的Fe2+氧化成Fe3+
【解析】
A中圆度烧瓶在加热条件下可提供水蒸气,B在加热条件下,铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,氢气经干燥,在C中用向下排空法可收集到氢气,D为干燥装置,在加热条件下氢气与氧化铜反应生成铜和水,可用KSCN检验铁离子,以此解答该题
(1)铁与水蒸气高温下反应生成四氧化三铁和氢气,据此写出反应的化学方程式;
(2)装置E中红色的氧化铁被氢气还原成黑色的铁,同时有水珠生成;
(3)B在加热条件下,铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,停止反应,待B管冷却后,取其中的固体,固体的成分可能为四氧化三铁、铁。在固体中加入过量稀盐酸就是四氧化三铁、铁和盐酸之间的反应,可用KSCN检验铁离子;
(4)滤液中有
,通入氯气将
氧化成
,再将
稀溶液进行加热浓缩、冷却结晶、过滤即得FeCl3·6H2O晶体;
(1)装置B中铁粉与水蒸气在高温下发生反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为:
故答案为
;
(2)装置B铁与水蒸气反应生成的氢气,经碱石灰干燥后加入装置E,氧化铜与氢气加热发生反应生成了铜和水,所以反应的现象为:黑色的粉末变成紫红色,管壁产生水珠,故答案为:黑色的粉未变成紫红色,管 壁产生水珠;
(3) 取少量滤液,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红色。
(4)因为氯气具有强氧化性,所以能将二价铁氧化为三价铁,故答案为将滤液中含有的Fe2+氧化成Fe3+
【题目】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol1
该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
ΔH/(kJ·mol1) | 75 | 172 | |
活化能/ (kJ·mol1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 | |
①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。
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A.K积、K消均增加 B.v积减小,v消增加
C.K积减小,K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。
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