金屬鐵用途廣泛，高爐煉鐵的總反應為：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g），請回答下列問題：
（1）一定溫度下，在體積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應，可以判斷該反應已經(jīng)達到平衡的是     。

A．密閉容器中總壓強不變
B．密閉容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
C．密閉容器中混合氣體的密度不變
D．c（CO）= c（CO2）
E．Fe2O3的質(zhì)量不再變化
（2）一定溫度下，上述反應的化學平衡常數(shù)為3.0，該溫度下將4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容積為2L的密閉容器中，此時反應將向      反應方向進行（填“正”或“逆”或“處于平衡狀態(tài)”）；反應達平衡后，若升高溫度，CO與CO2的體積比增大，則正反應為      反應（填“吸熱”或“放熱”） 。
（3）已知：3Fe2O3（s）+CO（g）2Fe3O4（s）+CO2（g） △H="–47" kJ/mol
Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）   △H=" +19" kJ/mol
FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）      △H="–11" kJ/mol
則Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）的△H=            。
（4）上述總反應在高爐中大致分為三個階段，各階段主要成分與溫度的關(guān)系如下表：
溫度
 250℃ ～  600℃ ～  1000℃ ～  2000℃
主要成分
      Fe2O3        Fe3O4          FeO            Fe
 
800℃時固體物質(zhì)的主要成分為         ，該溫度下若測得固體混合物中m(Fe)︰m(O)=105︰32，則Fe3O4被CO還原為FeO的百分率為            （設(shè)其它固體雜質(zhì)中不含F(xiàn)e、O元素）。

（16分）
（1）BCE（3分） （2）逆（3分）  放熱（2分）  （3）–25 kJ/mol （3分）  
（4）Fe3O4  FeO（2分）   80% （3分）

解析試題分析：（1）由高爐煉鐵總反應可知，該反應是氣體體積或物質(zhì)的量不變的反應，則恒溫恒容下氣體的壓強始終保持不變，所以總壓強不變不能說明該反應達到平衡，故A錯誤；由于容器內(nèi)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量等于總質(zhì)量與總物質(zhì)的量之比，雖然物質(zhì)的量保持不變，但是混合氣體的質(zhì)量逐漸增大，因為氧化鐵變?yōu)閱钨|(zhì)鐵導致固體的質(zhì)量減少，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸增大，當它保持不變時，說明該反應已達平衡，故B正確；由于容器中混合氣體的密度等于總質(zhì)量與容積之比，雖然容積保持不變，但是混合氣體的總質(zhì)量逐漸增大，則混合氣體的密度逐漸增大，當它不變時，說明該反應已達平衡，故C正確；平衡時各組分的濃度都保持不變，但是平衡濃度之比不一定等于化學方程式中系數(shù)之比，故D錯誤；氧化鐵是反應物或原料，隨著反應的進行，氧化鐵被消耗，其質(zhì)量逐漸減小，當它的質(zhì)量不再變化，說明該反應已達平衡，故E正確；（2）溫度不變，該反應化學平衡常數(shù)[K=c3(CO2)/c3(CO)]不變；起始時c3(CO2)/c3(CO)=(6/2) 3/(4/2) 3=27/8>K=3.0，則此時反應必須向逆反應方向進行，使生成物濃度減小、反應物濃度增大，c3(CO2)/c3(CO)的比值才能減小為3.0，才能達到該溫度下的化學平衡；由于化學平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，則該反應的平衡常數(shù)為c(E)/[c2(A)·c(B)]；升高溫度，CO與CO2的體積比增大，后者說明平衡向逆反應方向移動，前者導致平衡向吸熱反應方向移動，即逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應；（3）先將四個熱化學方程式依次編號為①②③④，觀察已知焓變和未知焓變的熱化學方程式可得：（①+②×2+③×6）/3=④，根據(jù)蓋斯定律可知，④的焓變=[（–47）+（+19）×2+（–11）×6] kJ/mol /3=–25 kJ/mol；（4）依題意可知，800℃時固體物質(zhì)的主要成分為Fe3O4、FeO；設(shè)固體混合物含有xmolFe3O4、ymolFeO，則n(Fe)=(3x+y)mol、n(O)=(4x+y)mol，m(Fe)=56×(3x+y)g、m(O)=16×(4x+y)g，m(Fe)/ m(O)="[" 56×(3x+y)]/[ 16×(4x+y)]=105/32，(4x+y)/ (3x+y)=112/105，x/(3x+y)=1/15，則y=15x；由于Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g），根據(jù)系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比可知，被CO還原為ymolFeO的Fe3O4為y/3mol或4xmol，則總的Fe3O4為(x+y/3)mol或5xmol，被還原的Fe3O4與總的Fe3O4之比為(y/3)/ (x+y/3)=(4x)/(x+4x)=4/5，4/5×100%=80%，則Fe3O4被CO還原為FeO的百分率為80%。
考點：考查化學反應原理，涉及化學平衡狀態(tài)的判斷、可逆反應進行的方向、化學平衡常數(shù)的應用、溫度對化學平衡的影響、放熱反應或吸熱反應的推斷、蓋斯定律的應用、溫度對反應進程的影響、混合物的計算等。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體，通過CH4和CO2反應制造更高價值化學品是目前的研究目標。
（1）250℃時，以鎳合金為催化劑，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，發(fā)生如下反應：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。平衡體系中各組分體積分數(shù)如下表：

物質(zhì)
 		CH4
 		CO2
 		CO
 		H2
 
體積分數(shù)
 		0.1
 		0.1
 		0.4
 		0.4
 
 
①此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=     。
②已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol－1
CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H="2.8" kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol－1
反應CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=     。
（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是   。

②為了提高該反應中CH4的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是   。
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為     。
（3）以CO2為原料可以合成多種物質(zhì)。
①聚碳酸酯是一種易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。寫出聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)簡式：   。
②以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進行電解，CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極反應方程式為     。

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：問答題

SO2、NO、NO2、CO都是污染大氣的有害氣體，對其進行回收利用是節(jié)能減排的重要課題。
（1）上述四種氣體中直接排入空氣時會引起酸雨的有__________（填化學式）。
（2）已知：2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g)；△H=－196.6kJ/mol
O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=－113.0kJ/mol
①反應：NO2(g) +SO2(g)= SO3(g) +NO(g)的△H=_ kJ/mol。
②一定條件下，將NO2和SO2以體積比1：1置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應： NO2(g) +SO2(g)SO3(g) +NO(g)，
下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_____（填字母）。
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體的顏色保持不變
c．NO的物質(zhì)的量保持不變
d．每生成1molSO3的同時消耗1molNO2
（3）CO可用于合成甲醇，其反應的化學方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H2，在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（p）的關(guān)系如圖所示。

①上述合成甲醇的反應為______（填“放熱”或“吸熱”）反應。
②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為___________。
③若達到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為_____L。
（4）某研究小組設(shè)計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時，OH-向______（填“a”或“b”）極移動。
②電池工作一段時間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應的離子方程式為__________________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：計算題

為減小CO2對環(huán)境的影響，在限制其排放量的同時，應加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
（1）①把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。②在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。寫出②中反應的化學方程式__________________________。
（2）如將CO2與H2以1:3的體積比混合。
①適當條件下合成某烴和水，該烴是      （填序號）。

A．烷烴 B．烯烴 C．炔烴 D．苯的同系物
②適當條件下合成燃料甲醇和水。在體積為2L的密閉容器中，充入 2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－49.0 kJ/mol。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

從反應開始到平衡，v(H2)=     ；氫氣的轉(zhuǎn)化率=      ；能使平衡體系中n(CH3OH)增大的措施有__________________________________________________。
（3）如將CO2與H2以1:4的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  △H1="―890.3" kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l)   △H2=－285.8 kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是____________________。
（4）某同學用沉淀法測定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量，經(jīng)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)如下表。
溶解度（S）/g
溶度積（Ksp）
Ca(OH)2
Ba(OH)2
CaCO3
BaCO3
0.16
3.89
2.9×10－9
2.6×10－9
 
（說明：Ksp越小，表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀）
吸收CO2最合適的試劑是         (填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”)溶液，實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積（折算成標準狀況）外，還需要測定                       。

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：計算題

合成氨然后再生產(chǎn)尿素是最重要的化工生產(chǎn)。
I．在3個2 L的密閉容器中，在相同的溫度下、使用相同的催化劑分別進行反應：
3H2(g) + N2(g)2NH3(g)，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

 

 
容器

甲
乙
丙
反應物投入量
3 mol H2、2 mol N2
6 mol H2、4mol N2
2 mol NH3
達到平衡的時間/min
 
5
8
平衡時N2的濃度/mol·L－1
c1
1.5
 
NH3的體積分數(shù)
ω1
 
ω3
混合氣體密度/g·L－1
ρ1
ρ2
 
 
（1）容器乙中反應從開始到達平衡的反應速率為v(H2)=___________。
（2）在該溫度下甲容器中反應的平衡常數(shù)K=                            (用含c1的代數(shù)式表示)。
（3）分析上表數(shù)據(jù)，下列關(guān)系正確的是________（填序號）：
a．2c1 > 1.5         b．2ρ1 = ρ2       c．ω3 = ω1 
II．工業(yè)上用氨氣合成尿素（H2NCONH2）的反應在進行時分為如下兩步：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4 (l)  (氨基甲酸銨)  △H1
第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋H2NCONH2(l)              △H2   
（4）某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，實驗測得反應中各組分隨時間的變化如左下圖I所示：

①已知總反應的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應的快慢由第    步反應決定。
②第二步反應的平衡常數(shù)K隨溫度T的變化如右上圖II所示，則△H2            0；③若第一步反應升溫時氨氣濃度增大，請在圖II中畫出第一步反應K1隨溫度T變化曲線，并作出必要的標注。
（5）氨和尿素溶液都可以吸收硝工業(yè)尾氣中的NO、NO2，將其轉(zhuǎn)化為N2。
①尿素與NO、NO2三者等物質(zhì)的量反應為：CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
該反應中的氧化劑為                   （寫化學式）。
②已知：N2(g)+O2(g)= 2NO(g)   △H ="a" kJ·mol－1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol－1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol－1
則4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=             。
③尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如下圖所示。其工作時負極電極反應式可表示為                      。

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：計算題

除去雜質(zhì)后的水煤氣主要含H2、CO，是理想的合成甲醇的原料氣。
（1）生產(chǎn)水煤氣過程中有以下反應：①C(s)+CO2(g)2CO(g)  △H1；
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H2；③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  △H3；
上述反應△H3與△H1、△H2之間的關(guān)系為                       。
（2）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應原理為：2CH4(g)＋3O2(g)4CO(g)＋4H2O(g)   △H=－1038kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗（其他條件相同）：
①X在750℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；
②Y在600℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；
③Z在440℃時催化效率最高，能使逆反應速率加快約1×106倍；
根據(jù)上述信息，你認為在生產(chǎn)中應該選擇的適宜催化劑是      （填“X”或“Y”或“Z”），選擇的理由是                                                      ；
（3）請在答題卡中，畫出（2）中反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注。
（4）合成氣合成甲醇的主要反應是：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=－90.8kJ·mol－1，T℃下此反應的平衡常數(shù)為160。
此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H2，反應10min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度/（mol·L－1）
0.20
0.10
0.40
 
①該時間段內(nèi)平均反應速率v(H2)=                       。
②比較此時正、逆反應速率的大小：v(正)      v (逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）
（5）生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)，其目的是                                 。

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

50mL0.50mol· L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題：

（1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器有________。
（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是____________________。
（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值________（填“偏大”“偏小”“無影響”）
（4）實驗中改用60mL 0.50mol·L－1鹽酸跟50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量________（填“相等”“不相等”），所求中和熱________（填“相等”“不相等”），簡述理由_____________________________________。
（5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會____________；用50mL 0.50mol·L－1NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會________。（均填“偏大”“偏小”“無影響”）

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：單選題

恒溫恒容的容器內(nèi),不可作為可逆反應I2(g)+H2(g)2HI(g)達到平衡狀態(tài)的標志的是

A．1 mol H—H鍵斷裂,同時有2 mol H—I鍵斷裂B．容器內(nèi)氣體的總壓強不再變化
C．H2的物質(zhì)的量濃度不再變化D．混合氣體的顏色不再變化

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：單選題

體積恒定的密閉容器中，反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)  △H <0達平衡后，采用下列措施一段時間后，既能增大逆反應速率又能使平衡向正方向移動的是

A．通入大量O2B．增大容器容積C．移去部分SO3D．降低體系溫度

查看答案和解析>>

同步練習冊答案