【答案】(1)Fe2O3(s)+3CO( g)=2Fe(s) +3CO2(g) △H=(a-3b)kJ/mol (2)BC < > (3)a b CO2+2e+2H=HCOOH
7.碳酸亚铁(FeCO3)是菱镁矿的主要成分,将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2,若在空气中高温煅烧FeCO3生成Fe2O3。
I.已知25℃,101kPa时:4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H=-1648kJ/mol
C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=-393 kJ/mol 2FeCO3(s)=2Fe(s)+ 3O2(g) △H=+148OkJ/mol
(1)请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式________________________________________。 Ⅱ.生成的FeO和Fe2O3在一定条件下被还原为金属铁。
(2)据报道一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁。其反应为: Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) △H>0
①原子序数为26的铁元素位于元素周期表的第_______周期。
②反应在5L的密闭容器中进行,2min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量消耗4.8g。则该段时间内用H2表达的平均反应速率为____________。
③将一定量的Fe2O3(s)和一定量的CH4(g)置于恒温恒压容器中,在一定条件下反应,能表明该反应达到平衡状态的是___________。
a.CH4的转化率等于CO的产率 c.v正(CO):v逆(H2)=1:2
b.混合气体的平均相对分子质量不变 d.固体的总质量不变
Fe(s)+CO2(g),K=0.5,若在1L密闭容器中加入
-+
(3)FeO可用CO进行还原,已知:t℃时,FeO(s)+CO(g)
0.04mol FeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)的转化率为50%,则x=_______。 Ⅲ.Fe2O3还可用来制备FeCl3,FeCl3在水溶液中的水解分三步: Fe+H2O
2+
3+
Fe(OH)+H K1
Fe(OH)2+H K2 Fe (OH)3+H+ K3
+
+
2++
Fe(OH)+ H2OFe(OH)2+ H2O
+
(4)以上水解反应的平衡常效K1、K2、K3由大到小的顺序是_________。通过控制条件,以上水解产物聚合生成聚合物的离子方程式为:xFe+yH2O===Fex(OH)y字母)
a.加水稀释
b.加入少量NaCl固体
c.升温
d.加入少量Na2CO3固体
3+
(3x-y)+
+yH,欲使平衡正向移动可采用的方法是________(填
+
【答案】(1)4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H=-260kJ/mol (2)四 0.018mol/(L·min) bcd (3)0.06 K1>K2>K3 acd
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题型六 化学反应与能量
8.雾霾天气是一种大气污染状态,雾霾的源头多种多样,比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧,甚至火山喷发等。
(1)汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂的条件下可净化。 ①已知部分化学键的键能如下
分子式/结构式 化学键 键能(KJ/mol) NO/N≡O N≡O 632 CO/C≡O C≡O 1072 CO2/O=C=O C=O 750 N2/N≡N N≡N 946 N2(g)+2CO2(g) 请完成汽车尾气净化中NO(g)和CO(g)发生反应的热化学方程式:2NO(g)+2CO(g)ΔH=_________kJ/mol
②若上述反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,并在t1时刻达到平衡状态,则下列示意图不符合题意的是．．．_________(填选项序号)。(下图中v正、K、n、P总分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和总压强)
(2)在t1℃下,向体积为10L的恒容密闭容器中通入NO和CO,测得了不同时间时NO和CO的物质的量如下表:
时间/s n(NO)/×l0mol n(CO)/×l0mol -1-20 10.0 3.60 1 4.50 3.05 2 2.50 2.85 3 1.50 2.75 4 1.00 2.70 5 1.00 2.70 t1℃时该反应的平衡常数K=____________,既能增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是_____________ _________________。(写出一种即可)
(3)如图1所示,以N2O4为原料采用电解法可制备新型绿色硝化剂(一种氮氧化物)写出生成这种硝化剂的阳极电极反应式____________________________________________________________。
图1 图2
(4)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下,不同c(NO2)/c(NO)、不同温度对脱氮率的影响如图2所示(已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应),
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请回答温度对脱氮率的影响________________________________________________________,给出合理的解释:__________________________________________________________________。
【答案】(1)-538 A,B,C (2)500 加压等。 (3)N2O4+2HNO3-2e=2N2O5+2H (4)300℃之前,温度升高脱氮率逐渐增大 300℃之后,温度升高脱氮率逐渐减小 300℃之前,反应未平衡,反应向右进行,脱氮率增大 300℃时反应达平衡,后升温平衡逆向移动,脱氮率减小
9.自2013年以来我国“雾霾”污染日益严重。中科院“大气灰霾追因与控制”项目针对北京强霾过程进行分析,强霾过程中,出现了大量有毒有害的含氮有机颗粒物。燃煤和机动车尾气是氮氧化物的上要来源。现在对其中的一些气休进行了一定的研究:
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H=-1160kJ·mol
-l -l
-+
③H2O(g)=H2O(1) △H=-44.0 kJ·mol
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式_______________________________。 (2)为了减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程中NO的物质的量随时间变化如右图所示。
-l
①写出该反应的化学方程式_____________________________________________。
②10min内该反应的速率v(N2)=_______；该反应达平衡时CO的转化率为________；T℃时该化学反应的平衡常数K=___________。
③若该反应△H<0,在恒容的密闭容器中,反应达平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是__________。
④一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量NO和CO进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_________。
a.容器中压强不再变化 c.2v正(NO)=v逆(N2)
b.CO2的浓度不再改变 d.气体的密度保持不变
(3)以燃料电池为代表的新能源的推广使用能大大降低污染物的排放。如图是一
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题型六 化学反应与能量
种甲醚燃料电池结构,请写出该电池负极的电极反应式_____________________________________________。
【答案】(1)CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+ CO2(g)+ 4H2O(l) △H=-955kJ·mol (2)2NO+2CO=N2+2CO2 0.005mol L min 50% 5 c a b CH3OCH3-12e+16OH=2CO3+11H2O
10.氢气是清洁的能源,也是重要的化工原料,根据以下两种制氢方法,完成下列问题:
-1
-1
--2--l
(1)方法一:H2S热分解法,反应式为:H2S(g)
H2(g)+S(g) △H,在恒容密闭容器中,测定H2S分解的转
化率(H2S的起始浓度均为c mol/L),测定结果见图1,其中曲线a表示H2S的平衡转化率与温度关系,曲线b表示不同温度下反应经过相同时间未达到化学平衡时H2S的转化率。 ①△H_________0(填“>”“<”或“=”)。
②若985℃时,反应经t min达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则tmin内反应速率v(H2)=______(用含c、t的代数式表示)。
③请说明随温度的升高,曲线b向曲线a接近的原因:_____________________________________________。 (2)方法二:以CaO为吸收体,将生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2。相关主要反应如下: I.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.6 kJ/mol II.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-43 kJ/mol III.CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) △H=-178.3 kJ/mol
①计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)==CaCO3(s)+2H2(g)的△H=________(保留到小数点后面1位)；若K1、K2、K3分别为反应I、II、III的平衡常数,该反应的平衡常数k=_______(用K1、K2、K3表示)。 ②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)字母编号)
A.适当的降低体系的温度 C.用特殊材料吸收氢气
B.使各气体组分浓度均加倍 D.增加CaO的量
CaCO3(s)+2H2(g),采取以下措施可以提高H2产率的是______(填
③图2为反应I在一定温度下,平衡时各气体体积百分含量随压强变化的关系图。若反应达某一平衡状态时,测得c( H2O)=2c(H2)= 2c(CO)=2 mol／L,试根据H2O的体积百分含量变化曲线,补充完整CO的变化曲线示意图.
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(3)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4C1为电解质溶液制造新型燃料电池,放电过程中,溶液中NH4浓度逐渐增大,写出该电池的正极反应式:___________________________________________。
【答案】(1)> 0.4/c 温度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短 (2)-89.7kJ/mol K1·K2·K3 AC
+
(3)N2+6e+8H= 2NH4
11.科学家对一碳化学进行了广泛深人的研究并取得了一些重要成果。 (1)已知:CO(g)+2H2(g) 3CH3OH(g)
CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol；
-++
CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝-31.0kJ/mol
CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式为______________________________________。
(2)现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、II、Ⅲ中,均分别充入1molCO 和2mo1H2,发生反应:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示,其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。 ①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______(填序号)。 ②0-5 min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_______。 ③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最高的是容器___________。(填序号,下同)；平衡常数最小的是容器___________。 (3)CO常用于工业冶炼金属,在不同温度下用CO 还原四种金属氧化物,达到平衡后气体中是______(填字母)。
与温度(T)的关系如图2所示。下列说法正确的
a.工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触面积,减少尾气中CO的含量 b.CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时,还原效率不高
c.工业冶炼金属铜(Cu) 时,600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大 d.CO还原PbO2的反应△H＞0
(4)工业废水中含有甲醛,该厂降解甲醛的反应机理如图3所示,则X表示的粒子是______,总反应的化学方程式为___________________________________________________。
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高三题型专练题型六 化学反应与能量
