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)+4

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)+4

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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)
答案
(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。
举一反三
生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),试回答下列问题。
(1)已知:① CH4(g)+3/2 O2(g) CO(g)+2H2O(g)△Hl
② H2(g)+1/2 O2(g) H2O(g) △H2
则CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g)的△H=____     (用含△H1,△H2的式子表示)
(2)一定条件下反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图,且T2>T1, 则上述反应的△H____    0(填“<”、“>”、“=”,下同),A、B处对应平衡常数(KA、KB)的大小关系为KA____       KB

(3)维持温度T2,将0.04 mol CH4和0.04mol H2O(g)通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,平衡时达到B点,测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____  ,下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_    ___
a.容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3
b.容器的密度恒定
c.容器的压强恒定
d.3υ(CO)=υ((H2
(4)在上述B点平衡基础上,向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体,使之在C点重新达平衡,此时测得CO有0.03mol,则a=____         
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煤的气化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径之一。
(1)在250C 101kPa时,H2与O2化合生成1mol H2O(g)放出241.8kJ的热量,其热化学方程式为
___________
又知: ①C(s)+O2(g)═CO2(g) △H=-393.5kJ/mol
②CO(g)+O2(g)═CO2(g) △H=-283.0kJ/mol
焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法,C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=____kJ/mol
(2) CO可以与H2O(g)进一步发生反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0在恒容密闭容器中,起始时n(H2O)=0.20mol,n(CO)=0.10 mol,在8000C时达到平衡状态,K=1.0,则平衡时,容器中CO的转化率是_____________(计算结果保留一位小数)。
(3) 工业上从煤气化后的混合物中分离出H2,进行氨的合成,已知反应反应N2(g)+3H2(g2NH3(g)(△H<0)在等容条件下进行,改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:

①N2的平均反应速率v1(N2)、vII(N2)、vIII(N2)从大到小排列次序为________;
②由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向 是________,采取的措施是________。
③比较第II阶段反应温度(T2)和第III阶段反应速度(T3)的高低:T2________T3填“〉、=、<”判断的理由是________________。
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I.科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气,一定条件下,向一个2L的密闭容器中充入2molN2和6molH2,反应达平衡时生成NH3的浓度为0.5mol/L,并放出QkJ热量,该反应的热化学方程式可表示为______。
II.已知:N2O4(g)2NO2(g) △H=+57.20kJ/mol。
在1000C时,将0.100molN2O4气体充入lL恒容抽空的密闭容器中,每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据:
时间(s)
0
20
40
60
80
c(N2O4)/mol
0.100
c1
0.050
c3
c4
c(NO2)/mol
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
 
(1)该反应的平衡常数表达式为______;从表中数据分析:c1______c2、c3______c4(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)在右图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。

(3)在上述条件下,从反应开始至达到化学平衡时,四氧化二氮的平均反应速率为______。
(4)若起始时充入NO2气体0.200mol,则达到平衡时NO2气体的转化率为______;其它条件不变时,下列措施能提高NO2转化率的是______ (填字母)。
A.减小NO2的浓度 B.降低温度  C.增加NO2的浓度
D.升高温度 E.再充入一定量的He
(5)向容积相同、温度分别为T1和T1的两个密闭容器中分别充入等量NO2,发生反应:2NO2N2O4(g)(g) △H=-57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后,分别测得体系中NO2的百分含量分别为a1和a2。巳知T1<T2,则a1____a2(选择A、B、C、D填空)。
A.大于    B.小于    C.等于   D.以上都有可能
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已知: (1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s); △H1=-76kJ·mol-1
(2)NH3(g)+H2O(l)=NH3·H2O(aq); △H2=-35.1kJ·mol-1
(3)HCl(g)+HCl (aq); △H3=-72.3kJ·mol-1
(4)HCl (aq) NH3·H2O(aq) =NH4Cl(aq)+H2O(l); △H4=-52.3kJ·mol-1
(5)NH4Cl(s)=NH2Cl(aq); △H5=?
根据盖斯定律,则(5)方程式中的反应热△H5
A.-335.7 kJ·mol-1B.-16.3 kJ·mol-1
C.+16.3 kJ·mol-1D.-83.7 kJ·mol-1

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(1)医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是     
(2)一定条件下,0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体,放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式:         
(3)现有固体X,可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一种或几种。为了探究其成分,某学习小组取该样品进行如下实验(部分产物已略去)。

①步骤I中发生反应的离子方程式为                           
②20.00gX中Cu的质量分数为                
③为进一步确定固体X的组成,常温下,学习小组另取固体X加水,充分搅拌后过滤,测得滤液的pH<7。他们判断一定有NH4Cl,理由是          
(4)工业上常用电渗析法生产HI,其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式:           

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