4.铁元素是重要的金属元素,单质铁在工业和生活中使用得最为广泛.铁还有很多重要的化合物及其化学反应.
如铁与水反应:3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)△H
(1)上述反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{4}({H}_{2})}{{c}^{4}({H}_{2}O)}$.
(2)已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)△H1=-1118.4kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2=-483.8kJ•mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=-571.8kJ•mol-1
则△H=-150.8kJ•mol-1
(3)在t℃时,该反应的平衡常数K=16,在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.
FeH2O(g)Fe3O4H2
甲/mol1.01.01.01.0
乙/mol1.01.51.01.0
①甲容器中H2O的平衡转化率为33.3%(结果保留一位小数).
②下列说法正确的是BC (填编号)
A.若容器压强恒定,则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置,按下表充入起始物质,起始时与平衡后的各物质的量见表:
FeH2O(g)Fe3O4H2
起始/mol3.04.000
平衡/molmnpq
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质,见表:
FeH2O(g)Fe3O4H2
A/mol3.04.000
B/mol0014
C/molmnpq
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是B>C>A(用A、B、C表示).
20.工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图:
(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应的平衡常数的表达式为$\frac{c({H}_{2})×c(C{O}_{2})}{c(CO)×c({H}_{2}O)}$;反应的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃400500830
平衡常数K1091
从上表可以推断:此反应是放(填“吸”或“放”)热反应.在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,则达到平衡后CO的转化率为66.7%.
(2)在500℃,以下表的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第II步反应,达到平衡后下列关系正确的是AD.
实验编号反应物投入量平衡时H2浓度吸收或放出的热量反应物转化率
A1、1、0、0c1Q1α1
B0、0、2、2c2Q2α2
C2、2、0、0c3Q3α3
A.2c1=c2=c3B.2Q1=Q2=Q3C.α123D.α12=1
(3)在一个绝热等容容器中,不能判断此流程的第II步反应达到平衡的是②③.
①体系的压强不再发生变化        ②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化⑥v(CO2=v(H2O)
(4)下图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是降低温度、增加水蒸汽的量(写出两种).若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变).
 0  173140  173148  173154  173158  173164  173166  173170  173176  173178  173184  173190  173194  173196  173200  173206  173208  173214  173218  173220  173224  173226  173230  173232  173234  173235  173236  173238  173239  173240  173242  173244  173248  173250  173254  173256  173260  173266  173268  173274  173278  173280  173284  173290  173296  173298  173304  173308  173310  173316  173320  173326  173334  203614 

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