| Fe2O3 | CO | Fe | CO2 | |
| 甲/mol | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 乙/mol | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
分析 (1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1;①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g),以此计算反应的焓变
(2)K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,固体不能代入K的表达式中;该反应是放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动;
(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=64,甲容器内浓度商Qc=1,小于平衡常数,反应向正反应进行,设消耗一氧化碳物质的量为x,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol):1 1
变化量(mol):x x
平衡量(mol):1-x 1+x
故$\frac{(1+x)^{3}}{(1-x)^{3}}$=64,解得x=0.6,
以此计算CO的转化率;
②a.反应前后气体质量变化,体积不变,密度为变量;
b.Fe2O3为固体量,增加其用量,不影响化学平衡移动;
c.乙相当于在甲平衡的基础上加入1molCO,反应速率加快;
d.乙容器内浓度商Qc=0.125,小于平衡常数,反应向正反应进行,令平衡时乙中参加反应的CO为ymol,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol):2 1
变化量(mol):y y
平衡量(mol):2-y 1+y
反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故$\frac{(1+y)^{3}}{(2-y)^{3}}$=64,解得y=1.4,故平衡时乙容器内CO为2mol-1.4mol=0.6mol,由①中的计算可知平衡时,甲中CO为1mol-0.6mol=0.4mol,;
(4)①a装置中铁连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应;
b装置中铁连接电源的负极,为阴极,能保护铁不被腐蚀;
c装置中,锌比铁活泼,锌作负极,铁被保护;
②若d装置能够保护铁,则X的活泼性应比铁活泼,使右侧装置为原电池,左侧装置为电解池,构成外接电源的阴极保护法,X可以是Zn、Al等活泼的金属;
(5)根据氢氧化镁和氢氧化铁的溶解平衡以及溶度积表达式,则当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,结合Ksp计算.
解答 解:(1)①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
②C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1;①-②×3得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g),根据盖斯定律得到反应的焓变△H=+489.0kJ•mol-1-3×(+172.5kJ•mol-1)=-28.5kJ•mol-1.
即a=-28.5,
故答案为:-28.5;
(2)Fe2O3(s)+3CO(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$,该反应是放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,该反应的平衡常数K值将减小,
故答案为:$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$;减小;
(3)①在T℃时,该反应的平衡常数K=64,甲容器内浓度商Qc=1,小于平衡常数,反应向正反应进行,设消耗一氧化碳物质的量为x,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol):1 1
变化量(mol):x x
平衡量(mol):1-x 1+x
反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故$\frac{(1+x)^{3}}{(1-x)^{3}}$=64,解得x=0.6,
故CO的转化率=$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%
故答案为:60%;
②a.反应前后气体质量变化,体积不变,若容器内气体密度恒定时,标志反应达到平衡状态,故a正确;
b.Fe2O3为固体量,增加其用量,不影响化学平衡移动,不能提高CO的转化率,故b错误;
c.乙相当于在甲平衡的基础上加入1molCO,反应速率加快,故乙容器中CO平衡时的速率更高,故c错误;
d.乙容器内浓度商Qc=0.125,小于平衡常数,反应向正反应进行,令平衡时乙中参加反应的CO为ymol,则:
Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
起始量(mol):2 1
变化量(mol):y y
平衡量(mol):2-y 1+y
反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,故$\frac{(1+y)^{3}}{(2-y)^{3}}$=64,解得y=1.4,故平衡时乙容器内CO为2mol-1.4mol=0.6mol,由①中的计算可知平衡时,甲中CO为1mol-0.6mol=0.4mol,故甲、乙容器中CO的平衡浓度之比为0.4mol:0.6mol=2:3,故d正确;
故答案为:ad;
(4)①a装置中铁连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应,加速其腐蚀,a错误;b装置中铁连接电源的负极,为阴极,能保护铁不被腐蚀,是外接电源的阴极保护法,b正确;c装置中,锌比铁活泼,锌作负极,铁被保护,是牺牲阳极的阴极保护法,c正确,
故答案为:bc;
②若d装置能够保护铁,则X的活泼性应比铁活泼,使右侧装置为原电池,左侧装置为电解池,构成外接电源的阴极保护法,X可以是Zn、Al等活泼的金属,
故答案为:锌;
(5)根据氢氧化镁和氢氧化铁的溶解平衡以及溶度积表达式,则当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,
c(Mg2+)=$\frac{Ksp}{c(O{H}^{-})^{2}}$=$\frac{5.61×1{0}^{-12}}{1{0}^{-12}}$═5.61mol/L,
c(Fe3+)=$\frac{Ksp}{c(O{H}^{-})^{3}}$=$\frac{2.64×1{0}^{-39}}{1{0}^{-18}}$=2.64×10-21mol/L,
所以 c(Mg2+):c(Fe3+)=5.61:2:64×10-21=2.215×1021,
故答案为:2.215×1021.
点评 本题考查化学平衡的计算,为高频考点,把握K的意义、化学平衡移动、Ksp计算等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意平衡常数表达式中不能出现固体,综合性较强,题目难度不大.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
| 相对分子质量 | 密度/(g•cm-3) | 沸点/℃ | 溶解性 | |
| 环己醇 | 100 | 0.961 8 | 161 | 微溶于水 |
| 环己烯 | 82 | 0.810 2 | 83 | 难溶于水 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | v(B)=1.5 mol•L-1•min-1 | B. | v(B)=3 mol•L-1•min-1 | ||
| C. | v(D)=2 mol•L-1•min-1 | D. | v(C)=1 mol•L-1•min-1 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | +7 | B. | +6 | C. | +5 | D. | +4 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 大于0.6mol | B. | 大于零 | C. | 等于1mol | D. | 任意值 |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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