(1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣...

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問題詳情:

 (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣的過程如下圖所示。整個過程與温度密切相關,當温度低於570 ℃時,發生反應Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g),阻礙循環反應的進行。

 (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣...

已知:(ⅰ)Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)

ΔH1=+19.3 kJ·mol-1

(ⅱ)3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)

ΔH2=-57.2 kJ·mol-1

(ⅲ)C(s)+CO2(g)2CO(g)

ΔH3=+172.4 kJ·mol-1

鐵氧化物循環裂解水制*氣總反應的熱化學方程式是________________________________________。

(2)T1 ℃時,向某恆温密閉容器中加入一定量的Fe2O3和炭粉,發生反應Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g),反應達到平衡後,在t1時刻,改變某條件,v逆隨時間t的變化關係如圖所示,則t1時刻改變的條件可能是________(填寫字母)。

 (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第2張

a.保持温度不變,壓縮容器

b.保持體積不變,升高温度

c.保持體積不變,加少量碳粉

d.保持體積、温度不變,增大CO濃度

(3)在一定温度下,向某體積可變的恆壓密閉容器(p總)加入1 mol CO2與足量的碳,發生反應,平衡時體系中氣體體積分數與温度的關係如圖所示:

 (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第3張

①650 ℃時,該反應達平衡後吸收的熱量是________。

T ℃時,若向平衡體系中再充入一定量按v(CO2)∶v(CO)=5∶4的混合氣體,平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動。

③925 ℃時,用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp為________。[氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數,用某物質的平衡分壓代替物質的量濃度也可以表示化學平衡常數,記作Kp]

(4)用原電池原理可以除去**廢水中的三*乙烯、AsO (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第4張,其原理如下圖所示(導電殼內部為納米零價鐵)

 (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第5張

在除污過程中,納米零價鐵中的Fe為原電池的________極(填“正”或“負”),寫出C2HCl3在其表面轉化為乙*的電極反應式為_________________。

(5)已知25 ℃時,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此温度下若在實驗室中配製100 mL 5 mol·L-1 FeCl3溶液,為使配製過程中不出現渾濁現象,則至少需要加入2 mol·L-1的鹽*________mL(忽略加入鹽*體積)。

【回答】

* (1)C(s)+H2O(g)===H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5 kJ·mol-1

(2)ad (3)①43.1 kJ ②正向 ③23.04p總 (4)負 C2HCl3+5H++8e-===C2H6+3Cl- (5)2.5

解析 (1)根據蓋斯定律,將(ⅰ)+(ⅱ)+(ⅲ)得:C(s)+H2O(g)===H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5 kJ·mol-1。

(2)密閉容器中建立的平衡為Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g),由圖像可知,t1時改變條件使逆反應速率突然增大,達到新平衡時反應速率跟原速率相等。t1時保持温度不變,壓縮容器使氣體壓強增大,逆反應速率突然增大,由於温度不變,所以平衡常數Kc3(CO)不變,所以達到新平衡時c(CO)不變,逆反應速率不變,符合圖像,a正確;t1時保持體積不變,升高温度使逆反應速率突然增大,但達到新平衡時温度比原來高,所以達到新平衡時逆反應速率比原來大,不符合圖像,b錯誤;t1時保持體積不變,加少量碳粉,固體物質的濃度視為常數,所以t1時逆反應速率不會發生突變,不符合圖像,c錯誤;t1時保持體積不變,增大CO濃度,使逆反應速率突然增大,因温度不變,達到新平衡時平衡常數Kc3(CO)不變,即c(CO)濃度不變,所以達到新平衡時逆反應速率不變,符合圖像,d正確。

(3)①由圖像可知,650 ℃時反應達到平衡後CO的體積分數為40%,設達到平衡時轉化的CO2的物質的量為x。應用“三段式”分析得:

  C(s)+CO2(g)2CO(g)

起始量  1 mol           0

轉化量  x              2x

平衡量  1-x           2x

CO的體積分數= (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第6張×100%=40%,解得x=0.25 mol,由C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH3=+172.4 kJ·mol-1可知,該反應達到平衡後吸收的熱量是0.25 mol×172.4 kJ·mol-1=43.1 kJ。

②由圖像知T ℃時CO2和CO的體積分數相等,即V(CO2)∶V(CO)=1∶1,T ℃時,向平衡體系中再充入一定量按V(CO2)∶V(CO)=5∶4的混合氣體,因V(CO2)∶V(CO)=5∶4>1∶1(相當於增大CO2濃度),所以平衡向正反應方向移動。

③925 ℃時,CO的體積分數為96%,則CO2的體積分數為4%,所以用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp= (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第7張=23.04p總。

(4)由圖可知納米零價鐵中Fe失去電子轉化為Fe2+,由原電池原理知,納米零價鐵中的Fe作原電池的負極。C2HCl3在其表面被還原為乙*,根據電荷守恆和原子守恆,該電極反應式為C2HCl3+5H++8e-===C2H6+3Cl-。

(5)Fe(OH)3難溶於水,在溶液中存在溶解平衡:

Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq)。為使配製過程中不出現渾濁現象,則c(Fe3+)·c3(OH-)<

Ksp[Fe(OH)3],即c(OH-)< (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第8張 (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第9張=2×10-13 mol·L-1,則c(H+)= (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第10張> (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第11張=0.05 mol·L-1。設加入鹽*體積為x(忽略溶液體積的變化),加入鹽*後溶液中c(H+)> (1)鐵及其化合物在生產生活中應用最廣泛,鍊鐵技術和含鐵新材料的應用倍受關注。利用鐵的氧化物循環裂解水制*氣... 第12張=0.05 mol·L-1,解得x>0.0025 L(2.5 mL),即至少需要加入2.5 mL鹽*。

知識點:化學反應速率 化學平衡

題型:綜合題

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