【題目】金屬鐵鹽或其氧化物在生產(chǎn)生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用廣泛。

(1)一定條件下Fe2O3與甲烷反應(yīng)制取納米級(jí)鐵,同時(shí)生成CO和H2

已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-27.6kJ/mol

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.4kJ/mol

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.0kJ/mol

①反應(yīng)Fe2O3(s)+3 CH4(g)2Fe(s)+3CO(g) +6H2(g)的△H______0(填“>”、“<”或“=”)

②若該反應(yīng)在5L的密閉容器中進(jìn)行,1min后達(dá)到平衡,測(cè)得體系中固體質(zhì)量減少0.96g。則該段時(shí)間內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為__________。

③若該反應(yīng)在恒溫恒壓容器中進(jìn)行,能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______(選填序號(hào))

a.c(CH4)=c(CO)

b.固體的總質(zhì)量不變

c.v(CO)與v(H2)的比值不變

d.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

④該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)pK隨反應(yīng)溫度T的變化曲線如下圖。試用平衡移動(dòng)原理解釋該曲線的變化規(guī)律:______________________。若700℃時(shí)測(cè)得c平衡(H2)=1.0mol·L-1,則CH4的轉(zhuǎn)化率為_________。

(2)菱鐵礦的主要成分是:FeCO3,實(shí)驗(yàn)室中可以通過(guò)FeSO4與NaHCO3溶液混合制得FeCO3,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為:____________________。已知Ksp[FeCO3]=3.2×10-11,H2CO3的Ka1=4.30×10-7,Ka2=5.61×10-11。試通過(guò)以上數(shù)據(jù)簡(jiǎn)要計(jì)算說(shuō)明該反應(yīng)能進(jìn)行的原因_____________________

(3)Na2FeO4是一種高效凈水劑,工業(yè)上以Fe為陽(yáng)極,NaOH為電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解制備, 寫出陽(yáng)極電極反應(yīng)式:_____________________。

【答案】 0.012mol·min-1 bd 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度越高反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,K越大,則pK越小 50 % Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O K=[H2CO3]/[Fe2+]·[HCO3-] 2=Ka2/Ksp[FeCO3] ·Ka1=4.08×106>105,所以易發(fā)生 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

【解析】1①已知:ⅠFe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) H=-27.6kJ/mol

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H=+206.4kJ/mol

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H=-41.0kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅰ×3×3即得到反應(yīng)Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g) +6H2(g)H=+714.6 kJ/mol 0;

②若該反應(yīng)在5L的密閉容器中進(jìn)行,1min后達(dá)到平衡,測(cè)得體系中固體質(zhì)量減少0.96g,根據(jù)方程式可知減少的質(zhì)量即為氧化鐵中氧原子的質(zhì)量,物質(zhì)的量是0.06mol,所以生成CO0.06mol,則該段時(shí)間內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為0.06mol/(5L×1min)= 0.012mol·min-1。ac(CH4)=c(CO)不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等,則不一定處于平衡狀態(tài),a錯(cuò)誤;b.固體的總質(zhì)量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),b正確;cv(CO)v(H2)的比值始終是12,不能據(jù)此說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),c錯(cuò)誤;d.混合氣體的質(zhì)量和物質(zhì)的量均是變化的,因此混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),d正確,答案選bd;④由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度越高反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,K越大,則pK越小;若700℃時(shí)測(cè)得c平衡(H2)=1.0mol·L-1,此時(shí)pK0,即K1

Fe2O3(s)+3CH4(g)2Fe(s)+3CO(g) +6H2(g)

起始濃度(mol/Lx 0 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol/L0.5 0.5 1

平衡濃度(mol/Lx0.5 0.5 1

,解得x1,所以CH4的轉(zhuǎn)化率為50%(2) FeSO4NaHCO3溶液混合可制得FeCO3,反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O。已知Ksp[FeCO3=3.2×10-11,H2CO3Ka1=4.30×10-7Ka2=5.61×10-11。由于K=[H2CO3]/[Fe2+]·[HCO3-] 2=Ka2/Ksp[FeCO3] ·Ka1=4.08×106>105,所以該反應(yīng)能進(jìn)行。(3)陽(yáng)極發(fā)生鐵失去電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高鐵酸根,電極反應(yīng)為Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】可以作為補(bǔ)血?jiǎng)┲饕煞莸奈镔|(zhì)是(

A.小蘇打B.綠礬C.氨基酸D.葡萄糖

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【題目】在容積為2.00 L的容器中,通入一定量的N2O4發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g),隨溫度升高,混合氣體的顏色變深。回答下列問(wèn)題:

(1)反應(yīng)的ΔH________0(大于小于”);100 ℃時(shí)體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如上圖所示。在060 s時(shí)段,反應(yīng)的平衡常數(shù)K1________。

(2)100 ℃時(shí)達(dá)平衡后,將反應(yīng)容器的容積增大一倍,平衡向________(正反應(yīng)逆反應(yīng)”)方向移動(dòng),達(dá)到新的平衡后N2O4的濃度范圍是___________________

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)室用燃燒法測(cè)定某氨基酸(CxHyNzOp)的分子組成。取m g 該種氨基酸放在純氧中充分燃燒,生成CO2、H2O和N2。按下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)實(shí)驗(yàn)開始時(shí),首先要通入一段時(shí)間的氧氣,其理由是__________________

(2)以上裝置中需要加熱的儀器有_________________(用字母填空,下同)。操作時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃_______處的酒精燈。

(3)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________。

(4)裝置D的作用是___________________________

(5)讀取N2的體積時(shí),應(yīng)注意

______________________

______________________

______________________

(6)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得N2的體積為V mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。為確定此氨基酸的化學(xué)式,還需要的有關(guān)數(shù)據(jù)是_________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】填寫下列空白:

(1) ______mol H2O中含有的氧原子數(shù)與1.5 mol CO2中含有的氧原子數(shù)相等。

(2)將等物質(zhì)的量的NH3和CH4混合,混合氣體中NH3與CH4的質(zhì)量比為______。

(3)要使NH3與CH4含相同數(shù)目的H原子,則NH3和CH4的物質(zhì)的量之比為______。

(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,密度為0.75 g·L1的NH3與CH4組成的混合氣體中,NH3的體積分?jǐn)?shù)為______,該混合氣體對(duì)氫氣的相對(duì)密度為______。

(5)某結(jié)晶水合物的化學(xué)式為A·nH2O,A的相對(duì)分子質(zhì)量為M。如將a g該結(jié)晶水合物加熱至結(jié)晶水全部失去,剩余的殘?jiān)鼮閎 g,則n=______。

(6)已知a g A和b g B恰好完全反應(yīng)生成0.2 mol C和d g D,則C的摩爾質(zhì)量為______。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】苯甲酸(C6H5COOH式量:122,熔點(diǎn)122.4℃,密度為1.2659g·cm-3)是一種一元有機(jī)弱酸,微溶于水易溶于乙醇。實(shí)驗(yàn)室中由甲苯(式量:92,密度為0.8669 g·cm-3)制備苯甲酸的實(shí)驗(yàn)如下:

第一步:將18.4g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液置于如圖的三頸瓶中,加熱保持反應(yīng)物溶液溫度在90℃左右至反應(yīng)結(jié)束。

第二步:將反應(yīng)后混合液過(guò)濾,濾液用濃鹽酸酸化,抽濾得粗產(chǎn)品。

第三步:粗產(chǎn)品用水洗滌2到3次,干燥稱量得固體23.4g。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)儀器甲的名稱為_________________

(2)第一步發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________

(3)第二步中抽濾的優(yōu)點(diǎn)是____________________________________。

(4)第三步證明洗滌干凈的方法是_________________________________;

干燥的最佳方法是________ (填代號(hào))

a.空氣中自然風(fēng)干b.沸水浴上干燥c.直接加熱干燥

(5)由以上數(shù)據(jù)知苯甲酸的產(chǎn)率為_____________。

(6)某學(xué)生為測(cè)定苯甲酸的電離平衡常數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:常溫下,將a mol苯甲酸和b mol KOH混合加水形成2L溶液,測(cè)得溶液的pH=7,請(qǐng)用含a、b的代數(shù)式表示出苯甲酸的Ka=____________,該溶液中的離子濃度大小關(guān)系為____________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】有甲、乙兩種物質(zhì):

(1)由甲轉(zhuǎn)化為乙需經(jīng)下列過(guò)程(已略去各步反應(yīng)的無(wú)關(guān)產(chǎn)物,下同):

其中反應(yīng)I的反應(yīng)類型是___________,反應(yīng)II的條件是_______________,反應(yīng)III的化學(xué)方程式為___________________________________(不需注明反應(yīng)條件)。

(2)下列物質(zhì)不能與乙反應(yīng)的是 (選填序號(hào))。

a.金屬鈉 b.溴水 c.碳酸鈉溶液 d.乙酸

(3)乙有多種同分異構(gòu)體,任寫其中一種能同時(shí)滿足下列條件的同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 。

a.苯環(huán)上的一氯代物有兩種

b.遇FeCl3溶液顯示紫色

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是

A.向NaAlO2溶液中通入足量CO2,有白色沉淀產(chǎn)生,說(shuō)明碳酸的酸性強(qiáng)于氫氧化鋁

B.用鉑絲蘸取某溶液進(jìn)行焰色反應(yīng),火焰呈黃色,說(shuō)明溶液中不含有K

C.在KI淀粉溶液中滴入氯水變藍(lán),再通入SO2,藍(lán)色褪去,說(shuō)明SO2具有漂白性

D.向某FeCl2溶液中,加入Na2O2粉末出現(xiàn)紅褐色沉淀,說(shuō)明原FeCl2已氧化變質(zhì)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】苯甲酸是一種重要的化工原料。實(shí)驗(yàn)室合成苯甲酸的原理、有關(guān)數(shù)據(jù)及裝置示意圖如下:

名稱

性狀

熔點(diǎn)/℃

沸點(diǎn)/℃

密度(g/mL)

水溶性

甲苯

無(wú)色易揮發(fā)液體

95

110.6

0.8669

不溶

苯甲酸

白色晶體

112.4

248

1.2659

微溶

苯甲酸在水中的溶解度表:

溫度/

25

50

95

溶解度/g

0.344

0.849

6.8

某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室制備、分離、提純苯甲酸,并測(cè)定所得樣品的純度,步驟如下:

一、制備苯甲酸

在三頸瓶中加入2.7mL甲苯、100mL水和2~3片碎瓷片,開動(dòng)電動(dòng)攪拌器,a中通入流動(dòng)水,在石棉網(wǎng)上加熱至沸騰,然后分批加入8.5g KMnO4(過(guò)量),繼續(xù)攪拌約4~5 h,直至反應(yīng)完全,停止加熱和攪拌,靜置。

二、分離提純

將反應(yīng)混合液放在冰水浴中冷卻,然后用稀硫酸酸化,苯甲酸全部析出后減壓過(guò)濾,將沉淀物用少量冷水洗滌,干燥,得到粗產(chǎn)品。

三、測(cè)定純度

稱取m g產(chǎn)品,配成100mL乙醇溶液,移取25.00mL溶液于錐形瓶,滴加2~3指示劑,然后用標(biāo)準(zhǔn)濃度KOH溶液滴定。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

1)儀器a的名稱是____________,其作用為_________________________。

2)制備階段反應(yīng)完全的現(xiàn)象是____________________________________________。

3)分離提純階段產(chǎn)品減壓過(guò)濾時(shí)用冷水洗滌的原因是______________________________。

4)進(jìn)一步提純苯甲酸粗產(chǎn)品的操作是_____________

5)測(cè)定純度階段,所選的指示劑為_________,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是________________。若m=1.200 g,滴定時(shí)用去0.1200 mol/L標(biāo)準(zhǔn)KOH溶液20.00 mL,則所得產(chǎn)品中苯甲酸的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))_________。

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