题目内容

7.碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2,若在空气中高温煅烧FeCO3则生成Fe2O3.据报道,一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁.其反应为:Fe2O3(s)+3CH4(g)?2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)-Q
(1)原子序数为26的铁元素位于元素周期表的第四周期VIII族.
(2)反应在5L的密闭容器中进行,2min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少4.8g.则该段时间内H2的平均反应速率为0.018mol•(L•min)-1
(3)将固定质量的Fe2O3(s)和CH4(g)置于恒温恒压容器中,在一定条件下反应,能表明该反应达到平衡状态的是BCD
A、CH4的转化率等于CO的产率                   B、混合气体的平均相对分子质量不变
C、v正(CO):v逆(H2)=1:2                  D、固体的总质量不变
(4)FeO可用CO进行还原,已知:t℃时,FeO(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)   K=0.5
若在1 L密闭容器中加入0.04 mol FeO(s),并通入x molCO,t℃时反应达到平衡.此时FeO(s)的转化率为50%,则x=0.06
(5)Fe2O3还可用来制备FeCl3,FeCl3在水溶液中的水解分三步:
Fe3++H2O?Fe(OH)2++H+      K1
Fe(OH)2++H2O?Fe(OH)2++H+  K2
Fe(OH)2++H2O?Fe(OH)3 +H+     K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是K1>K2>K3
通过控制条件,以上水解产物聚合生成聚合物的离子方程式为:
xFe3++yH2O?Fex(OH)(3x-y)+ y+yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是ACD(填字母 ).
A、加水稀释                       B、加入少量NaCl固体
C、升温                           D、加入少量Na2CO3固体

分析 (1)Fe元素位于第四周期第VIII族;
(2)n(Fe2O3)=$\frac{4.8g}{160g/mol}$=0.03mol,根据方程式知,有0.03mol氧化铁参加反应时有0.18mol氢气生成,根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算该段时间内氢气平均反应速率;
(3)可逆反应达到平衡状态时,该物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;
(4)参加反应的n(FeO)=0.04mol×50%=0.02mol,根据方程式知,参加反应的n(CO)=n(CO2)=n(FeO)=0.02mol,容器的体积为1L,则平衡时c(CO)=$\frac{x-0.02}{1}$mol/L、c(CO2)=0.02mol/L,
化学平衡常数K=$\frac{0.02}{x-0.02}$=0.5,据此计算x值;
(5)多元弱碱水解时,其第一步水解程度远远大于第二步,第二步水解程度远远大于第三步;
欲使平衡正向移动,可以采用加入和氢离子反应的物质、加水稀释、升高温度的方法.

解答 解:(1)Fe元素位于第四周期第VIII族,故答案为:四;VIII;
(2)n(Fe2O3)=$\frac{4.8g}{160g/mol}$=0.03mol,根据方程式知,有0.03mol氧化铁参加反应时有0.18mol氢气生成,v(H2)=$\frac{\frac{0.18mol}{5L}}{2min}$=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=0.018mol•(L•min)-1,
故答案为:0.018mol•(L•min)-1;
(3)A、CH4的转化率等于CO的产率时,该反应不一定达到平衡状态,故错误;
B、混合气体的平均相对分子质量不变时,各物质的物质的量不变,该反应达到平衡状态,故正确;
C、v正(CO):v逆(H2)=1:2时,同一物质的正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故正确;
D、固体的总质量不变时,该反应达到平衡状态,故正确;
故选BCD;
(4)参加反应的n(FeO)=0.04mol×50%=0.02mol,根据方程式知,参加反应的n(CO)=n(CO2)=n(FeO)=0.02mol,容器的体积为1L,则平衡时c(CO)=$\frac{x-0.02}{1}$mol/L、c(CO2)=0.02mol/L,
化学平衡常数K=$\frac{0.02}{x-0.02}$=0.5,x=0.06,
故答案为:0.06;
(5)多元弱碱水解时,因为每一步水解都生成氢离子,氢离子的存在抑制水解,所以其第一步水解程度远远大于第二步,第二步水解程度远远大于第三步,则存在K1>K2>K3,
欲使平衡正向移动,可以采用加入和氢离子反应的物质、加水稀释、升高温度的方法,故选ACD,
故答案为:K1>K2>K3;ACD.

点评 本题考查化学平衡计算、盐类水解、化学平衡状态判断等知识点,为高频考点,侧重考查学生分析计算能力,只有反应前后改变的物理量不变时可逆反应就达到平衡状态,会化学平衡常数的有关计算,题目难度不大.

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