题目内容

9.铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用,如高铁酸钾(K2FeO4)具有极强的氧化性,是一种优良的水处理剂;又知高炉炼铁过程中发生的主要反应为:$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)+Q kJ,下表中是该反应在不同温度下的平衡常数:
温度/℃100011151300
平衡常数4.03.73.5
(1)该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$;Q>0(填“>”、“<”或“=”);
(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,此时υ正>υ逆(填“>”、“<”或“=”).经过10min,在1000℃达到平衡,则该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=0.006mol/(L•min);
(3)已知:4FeO42-+10H2O?4Fe(OH)3+8OH-+3O2. K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有杀菌消毒、净水(吸附悬浮物);
(4)高铁酸钾水溶液中FeO42-的存在形态及它们的物质的量分数随pH的变化如图所示:
(1)pH=2时溶液存在如下等量关系:c(K+)=2c(H2FeO4)+2c(H3FeO4+)+2c(HFeO4-);
(2)向pH=6的溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O.

分析 (1)K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,纯固体不能列入表达式中,由表格数据可知,温度越高,K越小;
(2)1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,Qc=$\frac{0.1mol/L}{0.1mol/L}$=1<K=4.0,平衡正向移动;
      $\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)
开始                        0.1                          0.1
转化                          x                            x
平衡                       0.1-x                         x+0.1
则$\frac{x+0.1}{0.1-x}$=4.0,解得x=0.06mol/L,
结合v=$\frac{△c}{△t}$计算;
(3)K2FeO4具有强氧化性,还原产物铁离子水解生成胶体;
(4)①pH=2时,K2FeO4溶液中阴离子为H3FeO4+、HFeO4-,还存在H2FeO4;
②pH=6的溶液中加入KOH溶液,KOH与HFeO4-反应.

解答 解:(1)K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,纯固体不能列入表达式中,则K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$,由表格数据可知,温度越高,K越小,反应为放热反应,Q>0,
故答案为:$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$;>;
(2)1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,Qc=$\frac{0.1mol/L}{0.1mol/L}$=1<K=4.0,平衡正向移动,则此时υ正>υ逆;
      $\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)
开始                        0.1                          0.1
转化                          x                            x
平衡                       0.1-x                         x+0.1
则$\frac{x+0.1}{0.1-x}$=4.0,解得x=0.06mol/L,
υ(CO2)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.06mol/L}{10min}$=0.006 mol/(L•min),
故答案为:>;0.006 mol/(L•min);
(3)K2FeO4具有强氧化性,还原产物铁离子水解生成胶体,则净化水时的作用为杀菌消毒、净水(吸附悬浮物),
故答案为:杀菌消毒;净水(吸附悬浮物);
(4)①pH=2时,K2FeO4溶液中阴离子为H3FeO4+、HFeO4-,还存在H2FeO4,由物料守恒可知,c(K+)=2c(H2FeO4)+2 c(H3FeO4+)+2 c(HFeO4-),
故答案为:2c(H2FeO4)+2 c(H3FeO4+)+2 c(HFeO4-);
②pH=6的溶液中加入KOH溶液,KOH与HFeO4-反应,离子反应为HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O,故答案为:HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O.

点评 本题考查化学平衡常数及计算,为高频考点,把握化学平衡的计算、平衡常数意义、图象及离子反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,综合性较强,题目难度不大.

练习册系列答案
相关题目
14.甲醇来源丰富、价格低廉,是一种重要的化工原料,有着重要的应用前景.
(1)工业上以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇:
I:CH4 ( g )+H2O ( g )=CO ( g )+3H2 ( g )△H=+206.0kJ•mol-1
II:CO ( g )+2H2 ( g )=CH3OH ( g )△H=-129.0kJ•mol-1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CH3OH (g)+H2 (g)△H=+77.0 kJ/mol.
(2)若以CH4、CO和H2O(g)为原料制备甲醇,欲使原子利用率最高,则投料时n(CH4):n(CO):n(H2O)是2:1:2.
(3)若在恒温恒容的容器内进行反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),该反应平衡常数表达式为K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO).{c}^{2}({H}_{2})}$.一定条件下,可用来判断该反应达到平衡状态的标志有AD.(填字母)
A.CO百分含量保持不变
B.容器中H2浓度与CO浓度相等
C.容器中混合气体的密度保持不变
D.CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等
(4)工业上利用甲醇部分氧化制备氢气.在一定温度和催化剂作用下,原料气比例对反应的选择性(选择性越大,表示生成的该物质越多)影响关系如图1所示.则在制备H2时发生的主要反应方程式为2CH3OH+O2$→_{△}^{催化剂}$ 2CO2+4H2(已知产物为两种气体);n(O2):n(CH3OH)=0.25时,主要产物为HCHO.
(5)甲醇燃料电池结构如图2所示.其工作时负极电极反应式可表示为:CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网