Question

【題目】鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。

(1)已知: ①3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H1=a kJ·mol-1；

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H2=b kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) △H3=c kJ·mol-1

則3Fe(s)+2O2(g))=Fe3O4(s)△H=_________kJ·mol-1(用含 a、b、c 的代數(shù)式表示)。

(2)活性鐵粉是合成氨氣的催化劑。工業(yè)合成氨的原理為N2+3H22NH3 △H<0

①工業(yè)采用“高壓”一般為20～50MPa，溫度為 500℃。采用“溫度為 500℃”的目的是____________；

②氨氣是合成氮肥的重要原料。常溫下，0.1mol·L-1(NH4)2SO4溶液中離子濃度大小排序?yàn)?/span>___________；

③常溫下，向a mL c mol·L-1氨水中滴加b mL c mol·L-1稀硝酸恰好至溶液pH=7(溶液體積變化忽略不計(jì))，則NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=___；

(3)工業(yè)上用熱還原法冶煉鐵。在密閉容器中，投人足量的 FeO 粉末和炭粉，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：FeO(s)+C(s)Fe(s)+CO(g) △H>0；

①若容積恒定，則下列情況表明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________(填代號(hào))

A．FeO 的濃度不再改變 B．氣體相對(duì)分子質(zhì)量不再改變 C．氣體密度不再改變 D．鐵粉的質(zhì)量不再改變

②在該溫度下，上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)c(CO)=a mol·L-1，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________；在溫度不變時(shí)，將容器體積擴(kuò)大至原來(lái)的4倍，則達(dá)到新平衡時(shí)，c(CO)為_____________。

Answer 1

【答案】a+2b-4c 溫度太低反應(yīng)速率慢，溫度太高不利于氨氣的合成 c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-) D a a mol·L-1

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

(2)結(jié)合溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響、反應(yīng)速率分析解答；結(jié)合鹽類水解知識(shí)解答；結(jié)合電荷守恒、物料守恒分析解答；

(3)結(jié)合化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷；結(jié)合平衡常數(shù)K的表達(dá)式判斷。

(1)已知：①3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)△H1=a kJ·mol-1；

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H2=b kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l)△H3=c kJ·mol-1

結(jié)合蓋斯定律，①+2×②-4×③得：3Fe(s)+2O2(g))=Fe3O4(s)，所以△H=△H1+2△H2-4△H3=a kJ·mol-1+2b kJ·mol-1-4ckJ·mol-1=(a+2b-4c)kJ·mol-1，故答案為：a+2b-4c；

(2)①合成氨反應(yīng)的△H＜0，溫度太低反應(yīng)速率慢，溫度太高不利于氨氣的合成，故溫度為500℃，故答案為：溫度太低反應(yīng)速率慢，溫度太高不利于氨氣的合成；

②(NH4)2SO4溶液中NH4+會(huì)部分水解：NH4++H2ONH3·H2O+H+，溶液顯酸性，但水解是微弱的，所以0.1mol·L(NH4)2SO4溶液中離子濃度大小排序?yàn)椋?/span>c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-)，故答案為：c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-)；

③反應(yīng)所得溶液中c(NO3-)=，pH=7，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，結(jié)合電荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(NO3-)，c(NH4+)=c(NO3-)=，結(jié)合物料守恒c(NH4+)+c(NH3·H2O)=得：c(NH3·H2O)=-c(NH4+)=-=，所以，NH3·H2O的電離常數(shù)Kb===，故答案為：；

(3)①FeO(s)+C(s)Fe(s)+CO(g) △H>0：

A．FeO是純固體，沒(méi)有濃度，不能說(shuō)明反應(yīng)已平衡，A不滿足題意；

B．反應(yīng)中氣體只有CO，無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，氣體相對(duì)分子質(zhì)量都不變，即氣體相對(duì)分子質(zhì)量不再改變，不能說(shuō)明反應(yīng)已平衡，B不滿足題意；

C．容積V恒定，結(jié)合ρ=可知，密度ρ不變，則氣體質(zhì)量m不變，即CO的質(zhì)量不再改變，說(shuō)明反應(yīng)已平衡，C滿足題意；

D．鐵粉為生成物，若反應(yīng)沒(méi)有平衡，則鐵粉的質(zhì)量會(huì)增加，鐵粉的質(zhì)量不再改變，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡，D滿足題意；

故答案為：CD。

②平衡常數(shù)K=c(CO)=a mol·L-1，溫度不變，K不變，所以c(CO)不變，即c(CO)=a mol·L-1，故答案為：a；a mol·L-1。