题目内容
【题目】某实验小组用工业上废弃固体(主要成分Cu2S和Fe2O3)混合物制取粗铜和Fe2(SO4)3晶体，设计的操作流程如下：
(1)③④操作中会有一种气体生成，若在实验室制备该气体，可选择下列哪些装置________。
(2)溶液B加稀硫酸酸化后加强氧化剂x，试剂x最好选择下列哪种试剂________(填序号)。
a．Cl2 b．H2O2 c．KMnO4
试剂x在酸性条件下与溶液B反应的离子方程式为_____________________________________。
(3)氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：
操作II的的名称是 ；
写出在空气中煅烧FeCO3的化学方程式_______________________________________________。
【答案】
（1）cd
（2）b H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
（3）洗涤；4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2
【解析】
试题分析：废弃固体主要成分Cu2S和Fe2O3，灼烧废气固体发生反应Cu2S+2O2
SO2+2CuO，所以气体a是SO2，固体A是CuO和Fe2O3，固体A和稀硫酸混合，发生的反应为CuO+H2SO4=CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，所以溶液A中成分为CuSO4、Fe2(SO4)3，向溶液A中加入过量Fe屑，发生反应CuSO4+Fe=FeSO4+Cu、2Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，所以固体B成分是Fe、Cu，滤液B成分为FeSO4，固体B和稀硫酸混合，Fe和稀硫酸反应生成FeSO4，Cu和稀硫酸不反应，过滤得到固体粗铜；向滤液B中加入试剂X得到溶液C，将溶液C浓缩结晶得到硫酸铁晶体，滤液B中成分是FeSO4，需要加入氧化剂双氧水将FeSO4氧化为硫酸铁，所以试剂x是H2O2。
（1）③④操作中会有一种气体生成，该气体是氢气，若在实验室制备该气体，可以用锌和稀硫酸反应制取，该反应的反应物为固液混合、不需要加热，所以应该选取固液混合不加热型装置，所以可选择cd装置。
故答案为：cd；
（2）溶液B加稀硫酸酸化后加强氧化剂x，且反应后不能产生杂质，氯气和高锰酸钾能将亚铁离子氧化为铁离子，但引进新的杂质，双氧水和硫酸亚铁反应生成硫酸铁和水，不产生新的杂质，故选b；双氧水具有氧化性，能将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，自身被还原为水，所以试剂x在酸性条件下与溶液B反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O。
故答案为：b；2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O；
（3）由工艺流程可知操作Ⅱ是除去固体碳酸亚铁上少量可溶性杂质，方法是洗涤；在空气中煅烧FeCO3，FeCO3与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳，反应方程式为：4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。
故答案为：洗涤；4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。
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【题目】研究表明，在CuZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO，反应的热化学方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）△H1 平衡常数K1 反应Ⅰ
CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H2 =+41.2kJmol-8平衡常数K2 反应Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1：2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：
T（K） | 催化剂 | CO2转化率（%） | 甲醇选择性（%） |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
[备注]Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性；转化的CO2中生成甲醇的百分比
（1）合成的甲醇可用于燃料电池的燃料，若电解质为稀烧碱溶液时甲醇燃料电池的正极反应式为________；研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在______极，该电极反应式是________________________________。
（2）从表中实验数据可以分析出，提高CO2转化成CH3OH的选择性的方法有______________。
（3）反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的平衡常数K3=____________（用K1和K2表示）。
（4）在恒压密闭容器中，由CO2和H2进行反应I合成甲醇，在其它条件不变的情况下，探究温度对化学平衡的影响，实验结果如图。
①△H1_________0（填“＞”、“＜”或“=”）
②有利于提高CO2平衡转化率的措施有___________（填标号）。
A．降低反应温度
B．投料比不变，增加反应物的浓度
C
D．混合气体中掺入一定量惰性气体（不参与反应）
（5）在T1温度时，将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中，容器起始压强为P0，仅进行反应I。
①充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器的压强与起始压强之比为________（用a表示）。
②若经过3h反应达到平衡，平衡后，混合气体物质的量为3.00mol，则该过程中H2的平均反应速率为____________（保留三位有效数字）；该温度下反应的化学平衡常数K为____________（保留三位有效数字）；平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数。写出上述反应压力平衡常数KP为____________（用P0表示，并化简）。
