题目内容

【题目】红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成,现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题:

(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式:_____________________________

(2)干燥管C内盛放的药品可以是______或________(填化学式)。干燥管的________(填“m”或“n”)端与g导管相连接。

(3)在g处用试管收集氢气,简述用简单的方法检验收集到的气体是氢气的实验操作步骤和现象:_______________________________________

(4)停止反应后,待B处硬质玻璃管冷却后,取其中固体溶于过量的稀盐酸充分反应得溶液a,

①欲检验溶液中含有Fe3+,选用的试剂为溶液,现象是______________。

②该实验小组用上述试剂没有检测到Fe3+, 另取溶液a,加入少量酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶液褪色,溶液中反应的离子方程式为____________________

【答案】3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 CaCl2 CaO(或生石灰等固体干燥剂) n 用拇指堵住试管口,试管口向下,靠近酒精灯火焰,松开拇指点燃,能燃烧或发出爆鸣声,说明收集的是H2 硫氰化钾溶液溶液变红色 5Fe2++MnO4- +8H+= 5Fe3++Mn2+ +4H2O

【解析】

铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气;

(2) 干燥管C的作用为除去氢气中的水蒸气;干燥管使用时为大口进小口出;

(3)收集一试管氢气,靠近火焰若听到爆鸣声,则收集的为氢气;

(4) ①溶液中含有Fe3+时,加入几滴KSCN溶液,显血红色;

②溶液a中加入少量酸性高锰酸钾溶液褪色,则溶液中的亚铁离子与高锰酸根离子反应生铁离子、锰离子和水。

(1)铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;

(2) 干燥管C的作用为除去氢气中的水蒸气,且C中只能盛放固体物质,则可能为氯化钙或碱石灰;干燥管使用时为大口进小口出,则n与g相连;

(3)收集一试管氢气,靠近火焰若听到爆鸣声,则收集的为氢气,具体方法为用拇指堵住试管口,试管口向下,靠近酒精灯火焰,松开拇指点燃,能燃烧或发出爆鸣声,说明收集的是H2;

(4) ①溶液中含有Fe3+时,加入几滴KSCN溶液,显血红色;

②溶液a中加入少量酸性高锰酸钾溶液褪色,则溶液中的亚铁离子与高锰酸根离子反应生铁离子、锰离子和水,离子方程式为5Fe2++MnO4- +8H+= 5Fe3++Mn2+ +4H2O。

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反应(i):2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) △H=-71.4kJmol-1

反应(ii):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.0kJmol-1

(1)写出表示CO燃烧热的热化学方程式:_____。

(2)在两个体积均为2L的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下进行反应(ii):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)(不发生其它反应),CO2的平衡转化率如下表所示:

起始物质的量(n)/mol

CO2的平衡转化率

CH4

CO2

CO

H2

Ⅰ

0.1

0.1

0

0

50%

Ⅱ

0.1

0.1

0.2

0.2

/

①下列能说明反应达到平衡状态是_____。

A.v正(CH4)=2v逆(CO)

B.容器内各物质的浓度满足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)

C.容器内混合气体的总压强不再变化

D.容器内混合气体密度保持不变

②若容器Ⅰ内反应从开始到平衡所用的时间为tmin,则tmin内该反应的平均反应速率为:v(H2)=____(用含t的表达式表示)。

③达到平衡时,容器Ⅰ、Ⅱ内CO的物质的量的关系满足:2n(CO)Ⅰ___n(CO)Ⅱ(填“>”、“=”或“<”)。

(3)将CH4(g)和O2(g)以物质的量比为4:3充入盛有催化剂的恒容密闭容器内,发生上述反应(i):2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)CO的体积分数[ψ(CO)]与温度(T)的关系如图如示。

①T2℃时,CO体积分数最大的原因是____。

②若T2℃时,容器内起始压强为P0,平衡时CO的体积分数为20%,则反应的平衡常数KP=___(用平衡分压强代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(4)2016年我国科研人员根据反应Na+CO2→Na2CO3+C(未配平)研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。其放电时的工作原理如图所示,已知吸收的全部CO2中,有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,写出放电时正极的电极反应式:___。

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