4.鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用.請回答下列問題:
(一)高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為:$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)
已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下:
溫度/℃100011151300
平衡常數(shù)4.03.73.5
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$;△H<0(填“>”、“<”或“=”).
(2)欲提高上述反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是B.
A.提高反應(yīng)溫度             
B.移出部分CO2
C.加入合適的催化劑                
D.減小容器的容積
(3)在一個容積為10L的密閉容器中,1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,此時υ>υ(填“>”、“<”或“=”).經(jīng)過10min,在1000℃達(dá)到平衡,則該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ(CO2)=0.006 mol•L-1•min-1
(二)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑.
(4)一定條件下Fe(OH)3與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K2FeO4,其中反應(yīng)的氧化劑是KClO;生成0.5mol K2FeO4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1.5mol.

分析 (1)化學(xué)平衡常數(shù),是指在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值,據(jù)此書寫,注意固體、純液體的濃度為常數(shù),不需要寫固體、純液體;
由表中數(shù)據(jù)可知,溫度越高平衡常數(shù)越小,故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng);
(2)提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)使平衡向正反應(yīng)移動,但不能增大CO的用量,結(jié)合選項根據(jù)平衡移動原理分析;
(3)據(jù)Qc和K的關(guān)系確定平衡的建立方向;令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol,利用三段式表示出平衡時CO2的物質(zhì)的量,進(jìn)而計算CO2的濃度變化量,利用v=$\frac{△c}{△t}$計算v(CO2);
(4)Fe(OH)3與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K2FeO4,F(xiàn)e元素的化合價升高,則Cl元素的化合價降低,還生成KCl,同時生成水,結(jié)合元素的化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子數(shù).

解答 解:(1)反應(yīng):$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$,由表中數(shù)據(jù)可知,溫度越高平衡常數(shù)越小,故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,
故答案為:$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$;<;
(2)A.該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),提高反應(yīng)溫度,平衡向逆反應(yīng)移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低,故錯誤;
B.移出部分CO2,平衡向正反應(yīng)移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,故正確;
C.加入合適的催化劑,平衡不移動,故錯誤;
D.反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,減小容器的容積,增大壓強(qiáng)平衡不移動,CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變,故錯誤;
故選B;
(3)令平衡時CO2的物質(zhì)的量變化為nmol,則:
                       $\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)

開始(mol):1                                1
變化(mol):n                                 n
平衡(mol):1-n                             n+1
所以$\frac{n+1}{1-n}$=4,解得n=0.6,開始Qc=1<4=K,所以反應(yīng)正向進(jìn)行建立平衡,
所以v(CO2)=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{10min}$mol•L-1•min-1=0.006 mol•L-1•min-1
故答案為:>;0.006 mol•L-1•min-1;
(4)Fe(OH)3與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K2FeO4,F(xiàn)e元素的化合價升高,則Cl元素的化合價降低,還生成KCl,同時生成水,該反應(yīng)為2Fe(OH)3+3KClO+4KOH═2K2FeO4+3KCl+5H2O,其中反應(yīng)的氧化劑是KClO,由Fe元素的化合價變化可知,生成2molK2FeO4轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為6mol,生成0.5mol K2FeO4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1.5mol
故答案為:KClO;1.5.

點評 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算、化學(xué)反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)等,難度中等,注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用:1、用來判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度,2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng),3、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向,4、用來計算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.下列表格中各項都正確的一組是( 。
類別選項電解質(zhì)非電解質(zhì)
A明礬食鹽石墨醋酸
B純堿CaCO3NH3•H2OFe
C燒堿小蘇打BaSO4干冰
DKOHCuSO4Na2SO4NaClO
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

18.(1)將粉末形狀大小相同的鐵和鋁分別與等濃度的稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的速率鋁>鐵(填“<、>、=”).Al與鹽酸反應(yīng)的離子方程式是
2Al+6H+=2Al3++3H2↑.
(2)改變下列條件對鋁與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的速率的影響分別是(填“增大”、“減小”、“不變”):
①改成等濃度的稀硫酸增大.②鹽酸加水稀釋減。
③稍稍加熱鹽酸增大.④加入少量固體NaCl不變.
⑤再加入少量相同的Al粉不變.⑥通入少量HCl氣體增大.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

12.中國是世界上第一鋼鐵生產(chǎn)大國,近兩年鋼鐵行業(yè)形式急轉(zhuǎn)直下,不少鋼鐵企業(yè)陷入全面虧損,2015年,鋼鐵年產(chǎn)量出現(xiàn)34年來的首次下降.原因就是因為高爐煉鐵技術(shù)低級落后,不能生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品.請根據(jù)所學(xué)知識回答下列問題:
(1)地殼中含量最多的金屬元素的單質(zhì)與氧化鐵在高溫下發(fā)生反應(yīng)可用于焊接鋼軌,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al2O3;
(2)CO(g)+FeO(s)=CO2(g)+Fe(s)△H=-218.03kJ•mol-1
     3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ•mol-1
     Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ•mol-1
則反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe (s)+3CO2(g)的△H=-24.8kJ•mol-1
(3)在T℃、2L恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì),反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達(dá)到平衡.
Fe2O3COFeCO2
甲/mol1.01.01.01.0
乙/mol1.01.51.01.0
①反應(yīng)達(dá)到平衡后,再通入一定量的氬氣,則CO的轉(zhuǎn)化率將不變(填“增大”、“減小”、“不變”);
②若甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為60%,則T℃時,反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe (s)+3CO2(g)的平衡常數(shù)K=64;
③下列說法正確的是B
A.若容器壓強(qiáng)恒定,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.若容器內(nèi)混合氣體密度恒定,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.甲、乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率相等
D.增加Fe2O3粉末的物質(zhì)的量就能提高CO的轉(zhuǎn)化率
(4)鐵與金屬鎳在堿性條件下可形成二次電池,俗稱愛迪生蓄電池.利用愛迪生蓄電池可以制取少量高錳酸鉀(裝置如圖所示),此裝置中負(fù)極是a(填“a”或“b”),寫出陽極的電極反應(yīng)式Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;當(dāng)生成19.8g的K2FeO4時,電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.6mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

19.近年來,霧霾天氣多次肆虐我國廣大地區(qū).其中,汽車尾氣和燃煤是造成空氣污染的主要原因之一.
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化劑}{?}$2CO2(g)+N2(g);△H<0
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{c({N}_{2}){c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO){c}^{2}(CO)}$.
②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd(選填代號).

(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題.
煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染.
已知:①CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-867kJ/mol
②2NO2(g)?N2O4(g);△H=-56.9kJ/mol
③H2O(g)═H2O(l);△H=-44.0kJ/mol
請寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+N2O4(g)═N2(g)+2H2O(l)+CO2(g)△H=-898.1kJ/mol.
(3)甲烷燃料電池可以提升能量利用率.圖是利用甲烷燃料電池電解100mL1mol/L食鹽水,電解一段時間后,收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣2.24L(假設(shè)電解后溶液體積不變).

①甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+.甲烷燃料電池總反應(yīng)化學(xué)方程式為CH4+2O2=2H2O+CO2
②電解后溶液的pH=14(忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)).
③陽極產(chǎn)生氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是1.68 L.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

9.綜合利用CO2、CO對構(gòu)建低碳社會有重要意義.
(1)利用H2和CO在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)(放熱反應(yīng)).對此反應(yīng)進(jìn)行如下研究:在恒溫,體積為2L的密閉容器中分別充入1.2mol CO和1mol H2,10min后達(dá)到平衡,測得含有0.4mol CH3OH(g).
①10min后達(dá)到平衡時CO的濃度為0.4mol/L;
②10min內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.04mol/(L.min);
(2)利用H2和CO2在一定條件下可以合成乙烯:
6H2+2CO2$\stackrel{催化劑}{?}$  CH2═CH2+4H2O為放熱反應(yīng)
①不同溫度對CO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑的催化效率的影響如圖所示.
下列有關(guān)說法不正確的是a(填序號).
a.不同條件下反應(yīng),N點的速率最大
b.溫度在約250℃時,催化劑的催化效率最高
c.相同條件下,乙烯的產(chǎn)量M點比N高
②若在密閉容器中充入體積比為 3:1的 H2和CO2,則圖中M點時,產(chǎn)物CH2═CH2的體積分?jǐn)?shù)為7.7%或0.077.(保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

16.紅礬鈉(重鉻酸鈉:Na2Cr2O7•2H2O)是重要的化工原料,工業(yè)上用鉻鐵礦(主要成分是FeO•Cr2O3)制備紅礬鈉的過程中會發(fā)生如下反應(yīng):
4FeO+Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2?8Na2CrO4(s)+2Fe2O3(s)+8CO2△H<0
(1)請寫出上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:K=$\frac{{c}^{8}(C{O}_{2})}{{c}^{7}({O}_{2})}$.
(2)圖1、圖2表示上述反應(yīng)在t1時達(dá)到平衡,在t2時因改變某個條件而發(fā)生變化的曲線.
由圖1判斷,反應(yīng)進(jìn)行至t2時,曲線發(fā)生變化的原因是對平衡體系降溫,平衡正向移動,CO2濃度增大,O2濃度減小(用文字表達(dá));
由圖2判斷,t2到t3的曲線變化的原因可能是b(填寫序號).
a.升高溫度     b.加了催化劑      c.通入O2      d.縮小容器體積

(3)工業(yè)上可用上述反應(yīng)中的副產(chǎn)物CO2來生產(chǎn)甲醇:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),
①已知該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則下列(A-D)圖象正確的是AC

②在容積為2L的密閉容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他條件不變得情況下,考查溫度對反應(yīng)的影響,實驗結(jié)果如圖3所示(注:T1、T2均大于300℃);下列說法正確的是CD(填序號)
A.溫度為T1時,從反應(yīng)開始到平衡,生成甲醇的平均速率:v(CH3OH)=$\frac{{n}_{A}}{{t}_{A}}$mol•L-1•min-1
B.該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的小
C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D.處于A點的反應(yīng)體系從T1變到T2,達(dá)到平衡時$\frac{n({H}_{2})}{n(C{H}_{3}OH)}$增大
③在T1溫度時,將1molCO2和3molH2充入一密閉恒容器中,充分反應(yīng)達(dá)到平衡后,CO2轉(zhuǎn)化率為a,則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為1-$\frac{a}{2}$.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.下列過程沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是( 。
A.用浸泡過高錳酸鉀溶液的硅藻土保鮮水果
B.用熱堿水清除炊具上殘留的油污
C.用活性炭去除冰箱中的異味
D.用含硅膠、鐵粉的透氣小袋與食品一起密封包裝

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

14.( 1 )工業(yè)上通過電解飽和氯化鈉溶液的方法獲得氫氧化鈉,我國的氯堿工業(yè)大多采用離子交換膜電解槽.寫出電解飽和氯化鈉溶液時的電極反應(yīng)和總的離子反應(yīng)方程式:
X極:2H++2e-=H2↑;
Y極:2Cl--2e-=Cl2↑;
總的離子反應(yīng)式:2Cl-+2H2O=Cl2↑+H2↑+2OH-
(2)如要用電解方法精煉粗銅,電解液a選用CuSO4溶液,則X電極的材料是純銅;Y電極的材料是粗銅,Y電極反應(yīng)式為Cu-2e-=Cu2+

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