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12.中国是世界上第一钢铁生产大国,近两年钢铁行业形式急转直下,不少钢铁企业陷入全面亏损,2015年,钢铁年产量出现34年来的首次下降.原因就是因为高炉炼铁技术低级落后,不能生产高附加值产品.请根据所学知识回答下列问题:
(1)地壳中含量最多的金属元素的单质与氧化铁在高温下发生反应可用于焊接钢轨,该反应的化学方程式为2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$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
则反应Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe (s)+3CO2(g)的△H=-24.8kJ•mol-1
(3)在T℃、2L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.
Fe2O3COFeCO2
甲/mol1.01.01.01.0
乙/mol1.01.51.01.0
①反应达到平衡后,再通入一定量的氩气,则CO的转化率将不变(填“增大”、“减小”、“不变”);
②若甲容器中CO的平衡转化率为60%,则T℃时,反应Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe (s)+3CO2(g)的平衡常数K=64;
③下列说法正确的是B
A.若容器压强恒定,反应达到平衡状态
B.若容器内混合气体密度恒定,反应达到平衡状态
C.甲、乙容器中CO的平衡转化率相等
D.增加Fe2O3粉末的物质的量就能提高CO的转化率
(4)铁与金属镍在碱性条件下可形成二次电池,俗称爱迪生蓄电池.利用爱迪生蓄电池可以制取少量高锰酸钾(装置如图所示),此装置中负极是a(填“a”或“b”),写出阳极的电极反应式Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;当生成19.8g的K2FeO4时,电路中转移的电子的物质的量为0.6mol.

分析 (1)地壳中含量最多的金属元素是铝元素,利用其单质铝与氧化铁在高温下发生反应生成铁和氧化铝来焊接钢轨;
(2)根据盖斯定律计算反应Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe (s)+3CO2(g)的△H;
(3)①在T℃时,恒容密闭容器,再通入一定量的N2,虽然压强增大了,但反应物和生成物的浓度都没有变化,所以平衡不移动;
②若甲容器中CO的平衡转化率为60%,则T℃时,依据平衡三段式结合平衡常数的表达式列式计算;
③A.反应前后气体物质的量不变,说明压强也一直不变,若容器压强恒定,不能标志反应达到平衡状态;
B.反应前后气体质量变化,体积不变,若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态;
C.乙容器中一氧化碳增加,平衡虽然向正方向移动,但由于只增加一氧化碳的量,所以一氧化碳的转化率仍然变低,故甲容器中CO的平衡转化率不等于乙的转化率;
D.固体量增加不影响化学平衡,增加Fe2O3不能提高CO的转化率;
(4)放电时,铁棒作负极,碳棒作正极,据此判断a的电极;铁失电子和氢氧根离子生成高铁酸根离子和水;当生成19.8g的K2FeO4即0.1mol时,再根据阳极电极反应式可知转移电子为0.6mol.

解答 解:(1)铝与氧化铁发生铝热反应焊接钢轨的化学方程式为:2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al2O3,故答案为:2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al2O3
(2)①CO(g)+FeO(s)=CO2(g)+Fe(s)△H=-218.03kJ•mol-1
     ②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ•mol-1
    ③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ•mol-1
根据盖斯定律可知①×2+②+③×$\frac{2}{3}$得反应Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe (s)+3CO2(g),△H=(-218.03kJ•mol-1)×2+
(-47.2kJ•mol-1)+(+640.5kJ•mol-1)×$\frac{2}{3}$=-24.8kJ•mol-1,故答案为:-24.8kJ•mol-1
(3)①在T℃时,恒容密闭容器,再通入一定量的N2,虽然压强增大了,但反应物和生成物的浓度都没有变化,所以平衡不移动,所以CO的转化率将不变,
故答案:不变;
②若甲容器中CO的平衡转化率为60%,则T℃时,
            Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol) 1         1         1         1
变化量(mol)           0.6                0.6
平衡量(mol)           0.4                1.6
K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$=$\frac{(1.6mol/L)^{3}}{(0.4mol/L)^{3}}$=64,
故答案为:64;
③A.反应前后气体物质的量不变,说明压强也一直不变,若容器压强恒定,不能标志反应达到平衡状态,故A错误;
B.反应前后气体质量变化,体积不变,若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态,故B正确;
C.乙容器中一氧化碳增加,平衡虽然向正方向移动,但由于只增加一氧化碳的量,所以一氧化碳的转化率仍然变低,故甲容器中CO的平衡转化率不等于乙的转化率,故C错误;
D.固体量增加不影响化学平衡,增加Fe2O3不能提高CO的转化率,故D错误;
故答案为:B;
(4)放电时,铁作负极,碳棒作正极,所以放电时a是负极,b是正极;阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水,离子方程式为:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;当生成19.8g的K2FeO4即0.1mol时,再根据阳极电极反应式可知转移电子为0.6mol,
故答案为:a;Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O;0.6mol.

点评 本题考查盖斯定律的应用、平衡常数的计算、平衡移动等知识点还以安迪生电池为载体考查了原电池原电池和电解池原理,难度不大,明确高铁酸钠能作为一种新型净水剂的原理.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.在体积固定的密闭容器中,加入2molA和1molB发生下列反应并且达到化学平衡状态,2A(g)+B(g)?3C(g)+D(g),平衡时C的浓度为amol•L-1.若维持容器体积和温度不变,按下列4种方法配比作为起始物质充入该容器中,达到平衡后,C的浓度仍为amol•L-1的是(  )
A.4molA+2molBB.3molC+1molB+1molD+1molA
C.2molA+1molB+1molDD.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.过氧化氢在下列三个反应中:①H2O2+H2S═2H2O+S↓、②2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑、③H2O2+Cl2═2HCl+O2,所起的作用是(  )
A.起相同作用B.起不同作用
C.只起氧化剂的作用D.只起还原剂的作用

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.阅读下列材料后回答问题
一个体重50kg的健康人,体内约含有2g铁,这2g铁在人体内不是以单质的形式存在,而是以Fe2+ 和Fe3+的形式存在.正二价铁离子易被吸收,给贫血者补充铁时,应给予含Fe2+的亚铁盐,如硫酸亚铁.服用维生素C,可使食物中的Fe3+还原成Fe2+,有利于人体吸收.
(1)在人体中进行Fe2+$?_{②}^{①}$Fe3+的转化时,②中的Fe3+作氧化剂;
(2)“服用维生素C,可使食物中的Fe3+还原成Fe2+”这句话指出,维生素C在这一反应中作还原剂,具有还原性;
(3)市场出售的某种麦片中含有微量的颗粒细小的还原铁粉,这些铁粉在人体胃酸(主要成分时盐酸)的作用下转化成亚铁盐.离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(4)请设计一个实验证明该麦片中含有微量的颗粒细小的还原铁粉取少量麦片于烧杯中加水溶解并过滤,有微量的细小颗能被磁铁吸引.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.CO2与H2合成甲醚的主要反应如下:
Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H1=-174.5kJ•mol-1
Ⅱ.CH3CH2OH(g)?CH3OCH3(g)△H2=+50.7kJ•mol-1
回答下问题:
(1)根据反应Ⅰ判断,1molCH3CH2OH(g)完全燃烧比6molH2(g)完全燃烧放出的热量少(填“多”或“少”),反应Ⅱ中C-H键、C-O键的键能分别为413kJ•mol-1、343kJ•mol-1和465kJ•mol-1,则乙醇中C-C的键能为341.7kJ•mol-1
(2)在1L恒容密闭容器中投入0.1molCO2和0.3molH2,一定条件下发生反应Ⅰ,测得不同温度下平衡时各物质的体积百分组成与温度的关系如图所示.
①图中a、b、c、d表示的物质分别是H2、CO2、H2O、CH3CH2OH(填化学式).
②P、Q两点的逆反应速率:v(P)<v(Q)(填“>”、“<”或“=”).
③t1℃时该反应的平衡常数K的值约为3×104
(3)450℃时,CO2和H2按体积比1:3参加反应合成甲醚,压强越大平衡时甲醚的百分含量越高(填“高”或“低”),其原因是反应是个气体分子数减少的可逆反应,加压平衡正向移动.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

17.汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:N2(g)+O2(g)?2NO(g)△H>0,已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4.请回答:
(1)某温度下,向2L的密闭容器中充入N2和O2各1mol,5分钟后O2的物质的量为0.5mol,则N2的反应速率0.05mol/(L•min);
(2)假设该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志D;
A.容器内气体压强不再变化
B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变
D.2v(N2=v(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,如图变化趋势正确的是AC(填字母序号);

(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态.与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的体积分数不变;(填“变大”、“变小”或“不变”)
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L,此时反应v大于v(填“大于”、“小于”或“等于”).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用.请回答下列问题:
(一)高炉炼铁过程中发生的主要反应为:$\frac{1}{3}$Fe2O3(s)+CO(g)?$\frac{2}{3}$Fe(s)+CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃100011151300
平衡常数4.03.73.5
(1)该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(C{O}_{2})}{c(CO)}$;△H<0(填“>”、“<”或“=”).
(2)欲提高上述反应中CO的平衡转化率,可采取的措施是B.
A.提高反应温度             
B.移出部分CO2
C.加入合适的催化剂                
D.减小容器的容积
(3)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,此时υ>υ(填“>”、“<”或“=”).经过10min,在1000℃达到平衡,则该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=0.006 mol•L-1•min-1
(二)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂.
(4)一定条件下Fe(OH)3与KClO在KOH溶液中反应可制得K2FeO4,其中反应的氧化剂是KClO;生成0.5mol K2FeO4转移电子的物质的量是1.5mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.甲醇是一种重要的可再生能源.
(1)2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)△H=a kJ/mol
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=b kJ/mol
写出由CH4和O2制取CH3OH(g)的热化学方程式:2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)△H=(a+2b)kJ/mol.
(2)甲图是反应时CO和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间(t)的变化曲线.从反应开始至达到平衡时,用H2表示的反应速率v(H2)=0.15mol/(L•min).

(3)在一容积可变的密闭容器中充入10mol CO和20mol H2,发生上述反应并达到平衡,CO的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化曲线如乙图所示.
能判断该反应达到化学平衡状态的是BD(填选项字母).
A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B.H2的体积分数不再改变
C.H2的转化率和CO的转化率相等
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
(4)以甲醇为燃料,O2为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极).若KOH溶液足量,写出燃料电池负极的电极反应式:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
(5)如图所示,以甲醇燃料电池作为电源实现下列电解过程.乙池中发生反应的离子方程式为2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2+4H+.当甲池中增重16g时,丙池中理论上产生沉淀质量的最大值为34.8g.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.若NA表示阿伏加德罗常数,下列说法中,正确的是(  )
A.1mol镁原子中含有的电子数为2NA
B.在0℃,101 kPa时,22.4 L氢气中含有NA个氢原子
C.25℃,1.01×105Pa,64 g SO2中含有的原子数为3NA
D.NA个一氧化碳分子和0.5 mol甲烷的质量比为7:4

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