题目内容

【题目】铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。

(1)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4。其反应的离子方程式:Fe(OH)3+ClO-+OH-→FeO42-+H2O+Cl-(未配平)。配平上述离子方程式,用单线桥法标出电子转移方向和数目。___

___Fe(OH)3+___ClO-+___OH-→___FeO42-+___H2O+___Cl-

该反应中,还原剂是___,被还原的元素是___。

(2)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)+Q。

已知该反应在不同温度下的平衡常数如表。

温度/℃

1000

1150

1300

平衡常数

64.0

50.7

42.9

该反应的平衡常数表达式为___,Q__0(填“>”、“<”或“=”)。

(3)在容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡,该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=___,CO的平衡转化率为____。

(4)欲提高CO的平衡转化率,可采取的措施是___。

A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量

C.移出部分CO2 D.提高反应温度

E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂

(5)现在恒压密闭容器中通入1molH2和1molCO2发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)+41kJ。当反应达到平衡后,在其他条件不变时,再通入1molH2和1molCO2的混合气体,请在图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。___

【答案】 Fe(OH)3 氯元素 < 0.006molL-1min-10.006molL-1min-1 60% CD

【解析】

(1)根据电子守恒和元素守恒配平氧化还原方程式,得电子化合价降低做氧化剂,失电子化合价升高做还原剂;

(2)K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,纯固体不能代入K的表达式中;图表数据分析,随温度升高平衡常数减小;

(3)依据化学平衡三段式列式计算,令平衡时CO的物质的量变化为nmol,利用三段式表示出平衡时CO、CO2的物质的量,利用物质的量代替浓度代入平衡常数计算n的值,进而计算CO的浓度变化量,进而求转化率。

(4)提高CO的平衡转化率,应使平衡向正反应移动,但不能增大CO的用量,结合选项根据平衡移动原理分析;

(5)该反应是气体体积不变的反应,压强不影响平衡;但是恒压条件下加入再通入1mol H2和1mol CO2的混合气体后,容器的容积变大,生成物浓度增大,而反应物浓度减小,反应速率会发生变化,据此分析。

(1)铁元素化合价+3价变化为+6价,氯元素化合价+1价变化-1价,电子转移总数6e-,反应的离子方程式为:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O,,反应中还原剂Fe(OH)3,氧化剂为ClO-,被还原的元素是氯元素,故答案为:;Fe(OH)3;氯元素;

(2)I、中 K= ,由表格数据可知,温度越高,K越小,则升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,故Q>0,

故答案为:;>;

(3)在一个容积为10L的密闭容器中,1 000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,浓度商Q<K=64,反应正向进行,反应经过10min后达到平衡,令平衡时CO的物质的量变化为nmol,则:

所以有,解得n=0.6mol,所以v(CO2)=,CO的平衡转化率为,故答案为:0.006molL-1min-1;60%;

(4)A.铁是固体,减少Fe的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故A错误;

B.氧化铁是固体,增加Fe2O3的量,不影响平衡移动,CO的平衡转化率不变,故B错误;

C.移出部分CO2,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故C正确;

D.该反应正反应是放热反应,降低反应温度,平衡向正反应移动,CO的平衡转化率增大,故D正确;

E.反应前后气体的物质的量不变,减小容器的容积,增大压强平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故E错误;

F.加入合适的催化剂,平衡不移动,故F错误;

故选CD。

(5)由于该反应是气体体积相等的反应,压强不影响平衡,且恒压,所以最终得到平衡时的各组分含量、浓度与原平衡完全相同,所以达到平衡时的反应速率与原平衡时的速率相等;若再通入1mol H2和1mol CO2的混合气体后,由于恒压条件下,容器的容积增大,生成物浓度增大,反应物浓度减小,所以逆反应速率增大,正反应速率减小,之后逆反应速率逐渐减小,正反应速率增大,最终得到与原平衡相等的速率,据此画出的正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图为:

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