我國是個鋼鐵大國,鋼鐵產量為世界第一,高爐鍊鐵是最為普遍的鍊鐵方法。I.已知反應Fe2O3(s)+CO(g)F...
問題詳情:
我國是個鋼鐵大國,鋼鐵產量為世界第一,高爐鍊鐵是最為普遍的鍊鐵方法。
I.已知反應Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH=-23.5kJ·mol-1,該反應在1000℃的平衡常數等於4。在一個容積為10L的密閉容器中,1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,應經過l0min後達到平衡。
(1)CO的平衡轉化率=____________
(2)欲提高CO的平衡轉化率,促進Fe2O3的轉化,可採取的措施是________。
a.提高反應溫度
b.增大反應體系的壓強
c.選取合適的催化劑
d.及時吸收或移出部分CO2
e.粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸
Ⅱ.高爐鍊鐵產生的廢氣中的CO可進行回收,使其在一定條件下和H2反應制備*醇:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)。請根據圖示回答下列問題:
(3)從反應開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)=________。
(4)已知*氣的燃燒熱286kJ/mol,請寫出*醇氣體不充分燃燒的熱化學方程式____________________________________________________________________。
(5)若在溫度和容器相同的三個密閉容器中,按不同方式投入反應物,測得反應達到平衡吋的有關資料如下表:
容器 | 反應物投入的量 | 反應物的 轉化率 | CH3OH的濃度 | 能量變化 (QQQ3均大於0) |
* | 1mol CO和2mol H2 | α1 | c1 | 放出Q1kJ熱量 |
乙 | 1mol CH3OH | α2 | c2 | 吸收Q2kJ熱量 |
* | 2mol CO和4mol H2 | α3 | c3 | 放出Q3kJ熱量 |
則下列關係正確的是________
A.c1=c2
B.2Q1=Q3
C.2α1=α3
D.α1+α2 =1
E.該反應若生成1mol CH3OH,則放出(Q1+Q2)kJ熱量
Ⅲ.以**為燃料的新型電池,其成本大大低於以*為燃料的傳統燃料電池,目前得到廣泛的研究,如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖。回答下列問題:
(6) B極上的電極反應式為 。
(7)若用該燃料電池做電源,用石墨做電極電解100mL 1mol/L的硫*銅溶液,當兩極收集到的氣體體積相等時,理論上消耗的**的體積為 (標況下)。
【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】本題考查了化學平衡移動原理、電解池、原電池原理及計算、蓋斯定律等知識。
I.(1)設平衡時CO的物質的量變化為nmol,則:
則K==4,解得n=0.6,則CO的平衡轉化率為×100%=60%。 (2)該反應正反應是放熱反應,提高反應溫度,平衡向逆反應移動,CO的平衡轉化率降低,故a錯。反應前後氣體的物質的量不變,減小容器的容積,增大壓強,平衡不移動,CO的平衡轉化率不變,故b錯。加入合適的催化劑,平衡不移動,故c錯。移出部分CO2,平衡向正反應方向移動,CO的平衡轉化率增大,故d正確。粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸,平衡不移動,故e錯。
Ⅱ.(3)達到平衡時生成*醇為:0.75mol/L,則消耗的c(H2)=2×0.75mol/L=1.5mol/L,v(H2)==0.15mol/(L min)。(4)由圖二可得CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H=-91 kJ/mol①,*氣燃燒的熱化學方程式為2H2(g)+O2(g)2H2O(l) △H=-572kJ/mol②,根據蓋斯定律②-①可得*醇氣體不充分燃燒的熱化學方程式為CH3OH(g)+O2(g)2H2O(l)+CO(g) △H=-481kJ/mol。(5)*、乙相比較,把乙等效為開始加入1mol CO和2mol H2,和*是等效的,*乙是等效平衡,所以平衡時*醇的濃度c1=c2,故A正確。*、*相比較,*中反應物的物質的量為*的2倍,壓強增大,對於反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),平衡向生成*醇的方向移動,故2Q1<Q3,故B錯。*、*相比較,*中反應物的物質的量為*的2倍,壓強增大,對於反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),平衡向生成*醇的方向移動,故a1<a3 ,故C錯。*、乙處於相同的平衡狀態,而且反應方向相反,則α1+α2=1 ,故D正確。*、乙處於相同的平衡狀態,而且反應方向相反,兩個方向轉化的和恰好為1mol,所以該反應若生成1mol CH3OH,則放出(Q1+Q2)kJ熱量,故E正確。Ⅲ.(6)通入燃料**的電極是負極,通入氧氣的電極是正極。負極發生的電極式為CH4 + 4O2--8e- CO2+ 2H2O。
(7)電解硫*銅溶液時陽極的電極反應式為4OH--4e-O2↑+ 2H2O,*極的反應式為Cu2++2e-Cu;2H++2e-H2↑。n(Cu)=0.1mol,若兩極收集到的氣體體積相等,設其物質的量為n。
根據兩極轉移的電子數相同,則4n=0.1×2+2n。解得n=0.1,共轉移的電子的物質的量為0.4mol,由於在整個反應過程轉移電子相等,故**放電時轉移的電子的物質的量也為0.4mol。
V(CH4)==1.12L
知識點:化學平衡單元測試
題型:填空題
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