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碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分.将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2,若在空气中高温煅烧FeCO3则生成Fe2O3.一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁.其反应为:Fe
题目详情
碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分.将 FeCO3 加热到 200℃开始分解为 FeO 和CO2,若在空气中高温煅烧 FeCO3 则生成 Fe2O3.一定条件下 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=?
(1)反应在 5L 的密闭容器中进行,2min 后达到平衡,测得固体质量减少 4.8g.同时测得反应吸收热量 28.8KJ,则该段时间内 H2 的平均反应速率为___.该反应的△H=___.
(2)将一定质量的 Fe2O3(s)和 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、固体的总质量不变 B、v正(CO)=2v逆(H 2)
C、混合气体的平均相对分子质量不变 D、CH4 的转化率等于 CO 的产率
(3)已知:t℃时,FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g) K=0.5
若在 1L 密闭容器中加入 0.4mol FeO(s),并通入 x molCO,t℃时反应达到平衡.此时 FeO(s)的转化率为 20%,则 x=___ mol.
(4)FeCl3在溶液中分三步水
Fe3++H2O⇌Fe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2O⇌Fe(OH)
+H+ K2
Fe(OH)
+H2O⇌Fe(OH)3+H+ K3
①以上水解反应的平衡常数 K1、K2、K3由大到小的顺序是___
②但中学化学通常要求书写 Fe3+水解的离子方程式为___
(5)已知常温下 Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10-39,根据溶度积数据,请计算出氢氧化铁固体与盐酸反应:Fe(OH)3+3H+⇌Fe3++3H2O 的平衡常数为___.
(1)反应在 5L 的密闭容器中进行,2min 后达到平衡,测得固体质量减少 4.8g.同时测得反应吸收热量 28.8KJ,则该段时间内 H2 的平均反应速率为___.该反应的△H=___.
(2)将一定质量的 Fe2O3(s)和 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、固体的总质量不变 B、v正(CO)=2v逆(H 2)
C、混合气体的平均相对分子质量不变 D、CH4 的转化率等于 CO 的产率
(3)已知:t℃时,FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g) K=0.5
若在 1L 密闭容器中加入 0.4mol FeO(s),并通入 x molCO,t℃时反应达到平衡.此时 FeO(s)的转化率为 20%,则 x=___ mol.
(4)FeCl3在溶液中分三步水
Fe3++H2O⇌Fe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2O⇌Fe(OH)
+ 2 |
Fe(OH)
+ 2 |
①以上水解反应的平衡常数 K1、K2、K3由大到小的顺序是___
②但中学化学通常要求书写 Fe3+水解的离子方程式为___
(5)已知常温下 Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10-39,根据溶度积数据,请计算出氢氧化铁固体与盐酸反应:Fe(OH)3+3H+⇌Fe3++3H2O 的平衡常数为___.
▼优质解答
答案和解析
(1)根据方程式知,2min 后达到平衡,测得固体质量减少 4.8g.
Fe2O3(s)+3CH4(g)⇌2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g),△m
160 112 6 48
0.6mol 4.8g
根据v=
,v(H2)=
═0.06mol•(L•min)-1,
0.66mol氢气生成放热28.8KJ,则生成6mol氢气吸收热量=288KJ,△H=+288KJ/mol,
故答案为:0.06mol•(L•min)-1,△H=+288KJ/mol;
(2)A、固体的总质量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A正确;
B、速率之比等于醋酸计量数之比,2v正(CO)=v正(H 2),当2v正(CO)=v逆(H 2)说明反应达到平衡状态,但v正(CO)=2v逆(H 2)不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C、反应前后气体的物质的量和质量都不同,所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,故C正确;
D、CH4的转化率与CO的产率与是否达到平衡状态无关,故D错误;
故答案为:A C;
(3)结合化学平衡三行计算列式计算,此时 FeO(s)的转化率为 20%,
FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)
起始量(mol) 0.4 x 0 0
变化量(mol)0.4×20% 0.08 0.08 0.08
平衡量(mol)0.4-0.08 x-008 0.08 0.08
固体不写入破坏神表达式,K=
=
=0.5,
x=0.24,
故答案为:0.24;
(4)①铁离子的水解分为三步,且水解程度逐渐减弱,所以水解平衡常数逐渐减小,则K1>K2>K3;
故答案为:K1>K2>K3;
②铁离子水解一步写出,反应生成氢氧化铁和氢离子,书写 Fe3+水解的离子方程式为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,
故答案为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+;
(5)已知常温下 Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10-39,根据溶度积数据,
Fe(OH)3+3H+⇌Fe3++3H2O,反应 的平衡常数K=
=
×
=
=
=2.7×103,
故答案为:2.7×103;
Fe2O3(s)+3CH4(g)⇌2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g),△m
160 112 6 48
0.6mol 4.8g
根据v=
| ||
△t |
| ||
2min |
0.66mol氢气生成放热28.8KJ,则生成6mol氢气吸收热量=288KJ,△H=+288KJ/mol,
故答案为:0.06mol•(L•min)-1,△H=+288KJ/mol;
(2)A、固体的总质量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故A正确;
B、速率之比等于醋酸计量数之比,2v正(CO)=v正(H 2),当2v正(CO)=v逆(H 2)说明反应达到平衡状态,但v正(CO)=2v逆(H 2)不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C、反应前后气体的物质的量和质量都不同,所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,故C正确;
D、CH4的转化率与CO的产率与是否达到平衡状态无关,故D错误;
故答案为:A C;
(3)结合化学平衡三行计算列式计算,此时 FeO(s)的转化率为 20%,
FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)
起始量(mol) 0.4 x 0 0
变化量(mol)0.4×20% 0.08 0.08 0.08
平衡量(mol)0.4-0.08 x-008 0.08 0.08
固体不写入破坏神表达式,K=
c(CO2) |
c(CO) |
0.08 |
x-0.08 |
x=0.24,
故答案为:0.24;
(4)①铁离子的水解分为三步,且水解程度逐渐减弱,所以水解平衡常数逐渐减小,则K1>K2>K3;
故答案为:K1>K2>K3;
②铁离子水解一步写出,反应生成氢氧化铁和氢离子,书写 Fe3+水解的离子方程式为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,
故答案为:Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+;
(5)已知常温下 Ksp[Fe(OH)3]=2.7×10-39,根据溶度积数据,
Fe(OH)3+3H+⇌Fe3++3H2O,反应 的平衡常数K=
c(Fe3+) |
c3(H+) |
c(Fe3+) |
c3(H+) |
c3(OH-) |
c3(OH-) |
Ksp |
(Kw3) |
2.7×10-39 |
(10-14)3 |
故答案为:2.7×103;
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