精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

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=_______。
(2) 已知:①3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)  △H1=-1118.4kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H2=-483.8kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)  △H3=-571.8kJ/mol
则△H=_______。
(3)在t0C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。

 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______ (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:
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
起始/mol
3.0
4.0
0
0
平衡/mol
m
n
p
q
 
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:
 
Fe
H2O(g)
Fe3O4
H2
A/mol
3.0
4.0
0
0
B/mol
0
0
1
4
C/mol
m
n
p
q
 
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
________(用A、B、C表示)。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39,而FeCl3溶液总是显示较强的酸性,若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)=________mol ? L-1 (结果保留3位有效数字)

(每空2分,最后两空每空3分,共计14分)(1)K= (2)-150.8kJ/mol
(3)①33.3% ②BC (4)B>C>A (5)2.79×10-6

解析试题分析:(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据该反应的化学方程式可知,平衡常数表达式K=
(2)根据盖斯定律可知,①-②×2即得到反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g),所以该反应的反应热△H=-1118.4kJ/mol+483.8kJ/mol×2=-150.8kJ/mol。
(3)①          3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)
起始浓度(mol/L)         0.5               0.5
转化浓度(mol/L)         x                 x
平衡浓度(mol/L)      0.5-x             0.5+x
则根据平衡常数K=可知=16
解得x=,所以水蒸气的转化率=×100%=33.3%
②A、反应前后体积不变,压强始终不变,所以若容器压强恒定,则反应不一定达到平衡状态,A不正确;B、密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中容器容积不变,氮气体的质量是变化的,所以若容器内气体密度恒定,则反应达到平衡状态,B正确;C、乙容器相当于是在甲容器的基础上增加水蒸气的浓度,平衡向正反应方向移动,但水蒸气的转化率降低,即甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率,C正确;D、四氧化三铁是固体,所以增加Fe3O4不能提高H2O的转化率,D不正确,答案选BC。
(4)A相当于是在原平衡的基础上增大压强平衡不移动,但反应放热多。由于是绝热容器,温度升高,使平衡向逆反应方向移动,氢气含量降低;B也相当于是在原平衡的基础上增大压强平衡不移动,但反应吸热。由于是绝热容器,温度降低,使平衡向正反应方向移动,氢气含量增大;C相当于是等效平衡,氢气含量不变,所以各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是B>C>A。
(5)FeCl3溶液的pH为3,则溶液中c(OH)=1011mol/L,所以Fe(OH)3的Ksp=2.79×10-39可知,溶液中c(Fe3+)==2.79×10-6mol/L。
考点:考查平衡常数、盖斯定律的应用、外界条件对平衡状态的影响、转化率以及溶度积常数的有关计算

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(11分)研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理,对于防止大气污染有重要意义。
(1)将煤转化为清洁气体燃料:
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= ?241.8kJ/mol 
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)  H= ?110.5kJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式                         
(2)一定条件下,在密闭容器内,SO2被氧化成SO3的热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g);
△H=?a kJ/mo1,在相同条件下要想得到2akJ热量,加入各物质的物质的量可能是            
A.4mo1 SO2和2mol O2      B.4mol SO2、2mo1 O2和2mol SO3
C.4mol SO2和4mo1 O2        D.6mo1 SO2和4mo1 O2
(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化:
①已知气缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)  2NO(g) H>0
在一定温度下的定容密闭容器中,能说明此反应已达平衡的是          
A.压强不变                   B.混合气体平均相对分子质量不变
C.2v(N2)=v(NO)           D. N2的体积分数不再改变
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)=2C(s)+O2(g) H>0,
简述该设想能否实现的依据                                                             
(4)燃料CO、H2在一定条件下可以相互转化:CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)。在420℃时,平衡常数K=9。若反应开始时,CO、H2O的浓度均为0.1mol/L,则CO在此反应条件下的转化率为              

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(8分)(1)肼(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料。将NH3和NaClO按一定物质的量比混合反应,生成肼、NaCl和水,该反应的化学方程式是_____________________________。
(2)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢,当它们混合时,即产生大量气体,并放出大量热。已知:H2O(l)H2O(g) ΔH=" +44" kJ/mol。12.8 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ的热量。
①请写出液态肼与过氧化氢反应生成液态水的热化学方程式______________________。
②则16 g液态肼与足量过氧化氢反应生成液态水时放出的热量是___________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)已知:2NO2(g)N2O4(g);△H<0。在恒温恒容条件下,将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中,反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如下图所示。

①a、b、c、d四个点中,表示化学反应处于平衡状态的点是                
②前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)=             mol·L-1·min-1。反应在第一个平衡点的平衡常数K(1)=                (可用分数表示)。反应在第二个平衡点的平衡常数K(2)与第一个平衡点的平衡常数K(1)的关系:K(2)             K(1)(填“>”、“=”或“<”)。
③请在右图坐标中画出1 mol N2O通入2L的密闭容器中反应发生过程中的能量变化示意图,并在虚线上分别标出反应物和生成物的化学式。

(2)右图中a、b、c、d分别代表氧族元素(ⅥA族):Te(碲)、Se(硒)、S、O氢化物的反应热的数据示意图。试回答下列问题:

①请你归纳:非金属元素氢化物的稳定性与形成氢化物的反应热△H的关系                    
②写出硒化氢发生分解反应的热化学反应方程式:                                           

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

2013年初,雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0
①该反应平衡常数表达式                        
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是               (填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H=-56.9 kJ/mol
H2O(g) = H2O(l)  ΔH = -44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:                             
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变).
①甲烷燃料电池的负极反应式:                                          
②电解后溶液的pH=        (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是       L

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

SO2和NOx在化学工业上有重要用途,也是大气污染的主要来源,开发和利用并重,预防和治理并举是当前工业上和环境保护领域研究的主要课题之一。
(1)在接触法制硫酸的过程中,发生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0反应,某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图所示,根据图示回答下列问题:

①平衡状态由A到B时,平衡常数K(A)     K(B)(填“>”、“<”或“=”);
②将2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密闭容器中,若40s后反应达到平衡,此时体系总压强为0.10MPa,这一段时间内SO2的平均反应速率为                
该反应的平衡常数为                       
(2)用CH4催化还原NOx可消除氮的氧化物的污染,例如:
CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=—574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=—1160kJ·mol—1
取标准状况下4.48LCH4并使之完全反应:
①若将NO2还原至N2,整个过程中转移电子的物质的量为                  
②若还原NO2和NO的混合物,放出的总热量Q的取值范围是              

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知反应:3I(aq)+S2O82(aq)  I3(aq)+2SO42(aq)+Q
(1)写出反应的平衡常数表达式:K=              
(2)如图表示反应过程中有关物质的能量,则反应过程中的Q     0(填>、<、=);(I)、(II)两曲线中,使用催化剂的是      曲线。

(3)反应的速率可以用I3与加入的淀粉溶液反应显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。下表是在20℃进行实验时所记录的数据

实验编号





c(I)/mol·L-1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.160
c(S2O82)/mol·L-1
0.040
0.040
0.080
0.080
0.040
t/s
88
44
22
11
t1
 
从表中数据分析,该实验的目的是                                           
表中显色时间t1=     s;最终得出的结论是                                  

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如图:

(1)流程I中,欲除去粗盐中含有的Ca2、Mg2、SO42等离子,需将粗盐溶解后,按序加入药品进行沉淀、过滤等。加入药品和操作的顺序可以是        
a.Na2CO3、NaOH、BaCl2、过滤、盐酸    b.NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸
c.NaOH、Na2CO3、BaCl2、过滤、盐酸   d.BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸
(2)流程II中,电解饱和NaCl溶液的离子方程式为                。通电开始后,阳极区产生的气体是     ,阴极附近溶液pH会    (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)流程III中,通过反应得到NaHCO3晶体。下图为NaCl、NH4Cl、NaHCO3、NH4HCO3的溶解度曲线,其中能表示NaHCO3溶解度曲线的是    ,化学反应方程式是       

(4)流程IV中,所得纯碱常含有少量可溶性杂质,提纯它的过程如下:将碳酸钠样品加适量水溶解、       、过滤、洗涤2-3次,得到纯净Na2CO3?10H2O,Na2CO3?10H2O脱水得到无水碳酸钠,已知:
Na2CO3·H2O(s)==Na2CO3(s)+H2O(g)  ΔH1=+58.73kJ·mol-1
Na2CO3·10H2O(s)==Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)  ΔH2=" +473.63" kJ·mol-1
把该过程产生的气态水完全液化释放的热能全部用于生产Na2CO3所需的能耗(不考虑能量损失),若生产1molNa2CO3需要耗能92.36kJ,由此得出:H2O(g)==H2O(l) △H =   

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:问答题

(10分)拆开1mol H—H键,1mol N—H键,1mol N≡N键分别需要吸收的能量为436kJ,391kJ,946kJ:则(1)1mol N2完全反应生成NH3       热量(填:吸收或放出)            kJ;(2)理论上,每生成1mol NH3       热量(填:吸收或放出)         kJ;(3)事实上,反应的热量总小于理论值,为什么?                             

查看答案和解析>>

同步练习册答案