我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。I.已知反应Fe2O3(s)+CO(g)F...
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我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知反应Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH=-23.5kJ·mol-1,该反应在1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,应经过l0min后达到平衡。
(1)CO的平衡转化率=____________
(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________。
a.提高反应温度
b.增大反应体系的压强
c.选取合适的催化剂
d.及时吸收或移出部分CO2
e.粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备*醇:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:
(3)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________。
(4)已知*气的燃烧热286kJ/mol,请写出*醇气体不充分燃烧的热化学方程式____________________________________________________________________。
(5)若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表:
容器 | 反应物投入的量 | 反应物的 转化率 | CH3OH的浓度 | 能量变化 (QQQ3均大于0) |
* | 1mol CO和2mol H2 | α1 | c1 | 放出Q1kJ热量 |
乙 | 1mol CH3OH | α2 | c2 | 吸收Q2kJ热量 |
* | 2mol CO和4mol H2 | α3 | c3 | 放出Q3kJ热量 |
则下列关系正确的是________
A.c1=c2
B.2Q1=Q3
C.2α1=α3
D.α1+α2 =1
E.该反应若生成1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量
Ⅲ.以**为燃料的新型电池,其成本大大低于以*为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
(6) B极上的电极反应式为 。
(7)若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫*铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的**的体积为 (标况下)。
【回答】
【*】I.(1)60%
(2)d
Ⅱ.(3)0.15mol/(L·min)
(4)CH3OH(g)+O2(g)2H2O(l)+CO(g) △H=-481kJ/mol
(5) ADE
Ⅲ.(6) CH4 + 4O2--8e- CO2+ 2H2O;
(7) 1.12 L
【解析】本题考查了化学平衡移动原理、电解池、原电池原理及计算、盖斯定律等知识。
I.(1)设平衡时CO的物质的量变化为nmol,则:
则K==4,解得n=0.6,则CO的平衡转化率为×100%=60%。 (2)该反应正反应是放热反应,提高反应温度,平衡向逆反应移动,CO的平衡转化率降低,故a错。反应前后气体的物质的量不变,减小容器的容积,增大压强,平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故b错。加入合适的催化剂,平衡不移动,故c错。移出部分CO2,平衡向正反应方向移动,CO的平衡转化率增大,故d正确。粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触,平衡不移动,故e错。
Ⅱ.(3)达到平衡时生成*醇为:0.75mol/L,则消耗的c(H2)=2×0.75mol/L=1.5mol/L,v(H2)==0.15mol/(L min)。(4)由图二可得CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H=-91 kJ/mol①,*气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) △H=-572kJ/mol②,根据盖斯定律②-①可得*醇气体不充分燃烧的热化学方程式为CH3OH(g)+O2(g)2H2O(l)+CO(g) △H=-481kJ/mol。(5)*、乙相比较,把乙等效为开始加入1mol CO和2mol H2,和*是等效的,*乙是等效平衡,所以平衡时*醇的浓度c1=c2,故A正确。*、*相比较,*中反应物的物质的量为*的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),平衡向生成*醇的方向移动,故2Q1<Q3,故B错。*、*相比较,*中反应物的物质的量为*的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),平衡向生成*醇的方向移动,故a1<a3 ,故C错。*、乙处于相同的平衡状态,而且反应方向相反,则α1+α2=1 ,故D正确。*、乙处于相同的平衡状态,而且反应方向相反,两个方向转化的和恰好为1mol,所以该反应若生成1mol CH3OH,则放出(Q1+Q2)kJ热量,故E正确。Ⅲ.(6)通入燃料**的电极是负极,通入氧气的电极是正极。负极发生的电极式为CH4 + 4O2--8e- CO2+ 2H2O。
(7)电解硫*铜溶液时阳极的电极反应式为4OH--4e-O2↑+ 2H2O,*极的反应式为Cu2++2e-Cu;2H++2e-H2↑。n(Cu)=0.1mol,若两极收集到的气体体积相等,设其物质的量为n。
根据两极转移的电子数相同,则4n=0.1×2+2n。解得n=0.1,共转移的电子的物质的量为0.4mol,由于在整个反应过程转移电子相等,故**放电时转移的电子的物质的量也为0.4mol。
V(CH4)==1.12L
知识点:化学平衡单元测试
题型:填空题
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