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13.在一定溫度下,發生反應:Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g).已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下表:
溫度/℃100011501300
平衡常數64.050.742.9
請回答下列問題:
(1)該反應的平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$,△H<0(填“<”、“>”或“=”)
(2)欲提高上述反應中CO的平衡轉化率,可采取的措施是B.
A.提高反應溫度                    B.移出部分CO2
C.加入合適的催化劑                D.減小容器的容積
(3)在一個容積為10L的密閉容器中,1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反應經過10min后達到平衡.求該時間范圍內反應的平均反應速率v(CO2)=0.006 mol•L-1•min-1,CO的平衡轉化率為60%.
(4)1000℃時,在(2)的平衡體系中,各加0.5molCO和0.5molCO2,v>v(填“<”、“>”或“=”),平衡向正向移動(填“正向”、“逆向”或“不移動”).

分析 (1)化學平衡常數是指:一定溫度下,可逆反應到達平衡時,生成物的濃度系數次冪之積與反應物的濃度系數次冪之積的比,固體、純液體不需要在化學平衡常數中寫出;
由表中數據可知,隨溫度增大平衡常數減小,說明升高溫度平衡逆向移動,則正反應為放熱反應;
(2)提高CO的平衡轉化率,應使平衡向正反應移動,但不能增大CO的用量,結合選項根據平衡移動原理分析;
(3)令平衡時CO的物質的量變化為nmol,則:
      Fe2O3(s)+3CO(g)?Fe(s)+3CO2(g)
開始(mol):1               1
變化(mol):n               n
平衡(mol):1-n             n+1
所以$\frac{(n+1)^{3}}{(1-n)^{3}}$=64,解得n=0.6,
再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v(CO),轉化率=$\frac{物質的量變化量}{起始物質的量}$×100%;
(4)計算此時濃度商Qc,若Qc=K,處于平衡狀態,若Qc<K,反應向正反應進行,若Qc>K,反應向逆反應進行,進而判斷v、v的相對大小.

解答 解:(1)Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)的化學平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$;
由表中數據可知,隨溫度增大平衡常數減小,說明升高溫度平衡逆向移動,則正反應為放熱反應,故△H<0,
故答案為:$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$;<;
(2)A.升高溫度,平衡常數減少,說明平衡逆向移動,CO的平衡轉化率減小,故A錯誤;
B.移出部分CO2,平衡向正反應移動,CO的平衡轉化率增大,故B正確;
C.加入催化劑,平衡不移動,故C錯誤;
D.減小體積,平衡不移動,故D錯誤.
故答案為:B;
(3)令平衡時CO的物質的量變化為nmol,則:
        Fe2O3(s)+3CO(g)?Fe(s)+3CO2(g)
開始(mol):1                1
變化(mol):n                n
平衡(mol):1-n               n+1
所以K=$\frac{{c}^{3}(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO)}$=$\frac{(n+1)^{3}}{(1-n)^{3}}$=64,解得n=0.6,
v(CO2)=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{10min}$=0.006 mol•L-1•min-1
則CO的平衡轉化率為$\frac{0.6mol}{1mol}$×100%=60%,
故答案為:0.006 mol•L-1•min-1;60%;
(4)濃度商Qc=$\frac{(1.6+0.5)^{3}}{(0.4+0.5)^{3}}$=12.7<K=64,反應向正反應進行,則v>v
故答案為:>;正向.

點評 本題考查化學平衡的有關計算、化學反應速率計算、平衡常數等,為高考常見題型,側重于學生的分析能力和計算能力的考查,化學平衡移動原理分析判斷是關鍵,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

5.某興趣小組模擬企業對含鉻廢水(Cr2O72-和Cr3+)處理流程如圖1.

已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
請回答:
(1)用離子方程式表示調節池里發生的反應Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O.
(2)操作Ⅰ得到的殘渣的化學式為Fe(OH)3
(3)①、操作Ⅲ調節pH時最適合作為調節劑的是B
A.4mol•L-1鹽酸       B.6mol•L-1硫酸     C.石灰乳             D.碳酸鈉
②、不選擇其它的原因是根據2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O,以及實驗目的,應加入酸,促使平衡向正反應方向進行,故C、D錯誤;因為Cr2O72-具有強氧化性,能把Cl-氧化成Cl2,故選項A錯誤.
(4)為檢測處理后廢水中鉻的含量,取100mL處理后的樣品于錐形瓶中,用濃醋酸調節pH=5,并加入適量固體抗壞血酸,使Cr2O72-完全轉化為Cr3+,再用amol•L-1的EDTA(用H4Y表示)標準溶液進行滴定,其反應原理為:Cr2O72-→2Cr3+,Cr3++Y4-=CrY-
①滴定時采用圖2所示的側邊自動定零位滴定管,具有的優點操作簡單、無視力誤差、計量精確.
②實驗消耗EDTA標準溶液b mL,則處理后廢液中含鉻濃度為520abmg•L-1(用含a、b的式子表示).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.常溫下,向濃度為0.1mol/L、體積為V L的氨水中逐滴加入一定濃度的鹽酸,用pH計測溶液的pH隨鹽酸的加入量而降低的滴定曲線,d點兩種溶液恰好完全反應.根據圖回答下列問題:
(1)該溫度時氨水的電離平衡常數K=10-5
(2)比較b、c、d三點時的溶液中,水電離 的c(OH-)大小順序為d>c>b.
(3)滴定時,由b點到c點的過程中,下列各選項中數值保持不變的有BCD.
A.c(H+)•c(OH-)       B.$\frac{{c({H^+})}}{{c(O{H^-})}}$      C.$\frac{{c({H_4}^+)•c(O{H^-})}}{{c(N{H_3}•{H_2}0)}}$     D..$\frac{c(N{H}_{3}.{H}_{2}O).c({H}^{+})}{c(N{{H}_{4}}^{+})}$
(4)根據以上滴定曲線判斷下列說法正確的是(溶液中N元素只存在NH4+和 NH3•H2O兩種形式)D.
A.點b所示溶液中:c(NH4+)+c(H+)=c(NH3•H2O)+c(OH-
B.點 c所示溶液中:c(Cl-)=c(NH3•H2O)+c(NH4+
C.點 d所示溶液中:c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-
D.滴定中可能有:c(NH3•H2O)>c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+
(5)滴定過程中所用鹽酸的pH=1,d點之后若繼續加入鹽酸至圖象中的e點(此時不考慮NH4+水解的影響),則e點對應的橫坐標為$\frac{11V}{9}$.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.利用單質鐵(經過處理)處理水體砷污染的原理為:單質鐵或在水體中被氧化腐蝕得到水合氧化鐵[Fe(OH)3和FeOOH,可分別寫為Fe2O3•3H2O和Fe2O3•H2O統稱水合氧化鐵],吸附沉降砷的化合物(如:含AsO33-、AsO43-等物質).
(1)寫出單質鐵在水體中被(O2)氧化腐蝕得到水合氧化鐵(FeOOH)的化學方程式:
4Fe+3O2+2H2O=4FeOOH.
(2)某課題組通過查閱文獻,進行了用相同單質鐵(相同性狀和相同質量)在相同時間內,對影響單質鐵去除一定量水體中砷的效率的因素提出了以下假設,并進行了實驗探究:
假設1:水樣的pH;
假設2:水體中所含其他物質及離子;
假設3:水體中的溶解氧;
(3)其他條件相同,調節水樣的pH,得到除砷效率曲線為圖1,若控制水樣pH=5時,測定不同時間段的除砷效率為圖2:
①根據單質鐵除砷原理,請解釋水樣酸性較強時,除砷效率較低的原因可能是酸性較強時,單質鐵被腐蝕后,無法生成水合氧化鐵,吸附能力下降,除砷效率降低;
②國家飲用水標準規定水中砷的含量應低于0.05mg/L(1mg=1000μg),根據圖中信息判斷:若控制水樣的pH=6,出水后的砷濃度是否達到飲用水標準?達到.(填
“達到”、“未達到”或“無法判斷”)
(4)為驗證假設3,課題組成員設計了以下實驗.請你完成表格中的內容(水樣中砷的濃度可用分光光度計測定)
實驗步驟預期實驗結果和結論
①取一定體積廢水樣品,分成體積相同兩份,其中一份持續通入一段時間N2,以減少水中的溶解氧;若溶解氧不同的兩份溶液中,測出的砷的濃度不同,則溶解氧對砷的去除效率有影響;反之則無影響.
②向上述兩份溶液中投入足量等質量的同種單質鐵
③相同一段時間后,用分光光度計測定兩份水樣中砷的濃度

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

8.化學實驗裝置的科學設計是實驗是否取得預期效果的關鍵.請回答下列有關實驗裝置的相關問題:
(1)圖A為“人教版”教材制備乙酸乙酯的實驗裝置,某同學甲認為下圖B裝置進行酯化反應效果比A要好,他的理由是便于冷凝回流,減少反應物損失;
某同學乙經查閱資料認為下圖C裝置進行酯化反應效果更好,他的理由是既能冷凝回流又能及時分離出反應生成的水,有利于酯的生成.

(2)某有機物的結構簡式如圖:
①當其和Na反應時,可轉化為
②當其和NaOH溶液或Na2CO3溶液反應時,可轉化為 
③當和NaHCO3溶液反應時,可轉化為

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.在常溫下,Fe與水并不起反應,但在高溫下,Fe與水蒸氣可發生反應. 應用下列裝置,在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物,加熱,并通入水蒸氣,就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應實驗”,并收集純凈干燥的氣體.請回答該實驗中的問題.

(1)寫出該反應的化學方程式3Fe+4H2O(g)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2;干燥劑是堿石灰(氯化鈣)(寫名稱).
(2)圓底燒瓶中盛裝的水,該裝置受熱后的主要作用是提供水蒸氣;燒瓶底部放置了幾片碎瓷片,其作用是防止暴沸.
(3)試管中收集氣體是H2(寫化學式),如果要在A處玻璃管處點燃該氣體,則必須對該氣體進行驗純.在虛線框內畫出收集該氣體的裝置圖.(限選儀器:試管、玻璃導管、水槽)
(4)反應后得到黑色固體,主要成分是Fe3O4,還含有少量Fe和FeO;限選以下試劑:稀HNO3、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO4溶液;
?設計實驗方案檢驗所得固體中含有Fe3O4,寫出實驗步驟和實驗現象取少量固體溶解在鹽酸中,滴加少量KSCN溶液,若溶液顯血紅色,說明固體中含有Fe3O4.?證明固體中含有沒完全反應的Fe取少量固體,加入足量CuSO4溶液,若有紅色固體生成,說明固體中含有Fe,或取少量固體,加入足量稀HCl溶液,若有無色氣泡生成,說明固體中含有Fe.

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

5.某校化學小組學生利用如圖所列裝置進行“鐵與水反應”的實驗,并進行了其他有關實驗.(圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去)
(1)裝置B中發生反應的化學方程是3Fe+4H2O(g)$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe3O4+4H2
(2)裝置E中的現象是黑色氧化銅變紅,玻璃管右端出現無色液滴.
(3)停止反應,待B管冷卻后,取其中的固體,加入過量稀鹽酸充分反應,過濾.
①欲檢驗溶液中含有Fe3+,選用的試劑為硫氰化鉀(KSCN),現象是溶液變紅.
②該實驗小組同學用上述試劑沒有檢測到Fe3+,用離子方程式解釋濾液中不存在Fe3+可能的原因:2Fe3++Fe=3Fe2+
③在此溶液中加入少量酸性高錳酸鉀溶液,高錳酸鉀褪色,溶液中反應的離子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.聯芐()是一種重要的有機合成中間體,實驗室可用苯和1,2一二氯乙烷(ClCH2CH2Cl)為原料,在無水AlCl3催化下加熱制得,其制取步驟為:
(一)催化劑的制備
下圖是實驗室制取少量無水AlCl3的相關實驗裝置的儀器和藥品:

(1)將上述儀器連接成一套制備并保存無水AlCl3的裝置,各管口標號連接順序為:d接e,h接g,h接a,b接c.
(2)有人建議將上述裝置中D去掉,其余裝置和試劑不變,也能制備無水AlCl3.你認為這樣做是否可行不可行(填“可行”或“不可行”),你的理由是制得的Cl2中混有的HCl與Al反應生成H2,H2與Cl2混合加熱時會發生爆炸.
(3)裝置A中隱藏著一種安全隱患,請提出一種改進方案:在硬質玻璃管與廣口瓶之間用粗導管連接,防止AlCl3冷凝成固體造成堵塞.
(二)聯芐的制備
聯芐的制取原理為:
反應最佳條件為n(苯):n(1,2-二氯乙烷)=10:1,反應溫度在60-65℃之間.
實驗室制取聯芐的裝置如下圖所示(加熱和加持儀器略去):

實驗步驟:
在三口燒瓶中加入120.0mL苯和適量無水AlCl3,由滴液漏斗滴加10.7mL1,2-二
氯乙烷,控制反應溫度在60-65℃,反應約60min.將反應后的混合物依次用稀鹽酸、
2%Na2CO3溶液和H2O洗滌分離,在所得產物中加入少量無水MgSO4固體,靜止、過
濾,先常壓蒸餾,再減壓蒸餾收集170~172℃的餾分,得聯芐18.2g.
相關物理常數和物理性質如下表  
 名稱相對分子質量 密度/(g•cm-3)  熔點/℃沸點/℃溶解性 
 苯 78 0.88 5.580.1 難溶水,易溶乙醇 
1,2-二氯化烷  99 1.27-35.3 83.5  難溶水,可溶苯
無水氯化鋁  133.5 2.44190 178(升華)  遇水分解,微溶苯
聯芐  182 0.9852 284 難溶水,易溶苯 
(4)儀器a的名稱為球形冷凝管,和普通分液漏斗相比,使用滴液漏斗的優點是可以使液體順利滴下.
(5)洗滌操作中,水洗的目的是洗掉Na2CO3(或洗掉可溶性無機物);無水硫酸鎂的作用是吸水劑(干燥劑).
(6)常壓蒸餾時,最低控制溫度是83.5℃.
(7)該實驗的產率約為72.85%.(小數點后保留兩位有效數字)

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

3.下列實驗操作中,正確的是(  )
A.萃取操作時,應選擇有機萃取劑,且萃取劑的密度必須比水大
B.用蒸發的方法使NaCl從溶液中析出時,玻璃棒的作用是引流
C.蒸餾操作時,應使溫度計水銀球插入蒸餾燒瓶的液面以下
D.分液時,分液漏斗下層液體從下口放出,上層液體從上口倒出

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同步練習冊答案
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