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1、简答题 Ⅰ.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:
Fe2O3(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
?温度/℃ | ?1000 | ?1150 | ?1300 ?平衡常数 ?4.0 ?3.7 ?3.5
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请回答以下问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K=______,△H=______0(填“>”、“<”或“=”).
(2)在体积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡,该时间范围内反应的平均反应速度v(CO2)=______,CO的平衡转化率为______.
Ⅱ.在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质.
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650mg/L.现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价):KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O,则被氧化的元素是______.
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气,请配平下列化学方程式:
______KOCN+______KOH+______Cl2═______CO2+______N2+______KCl+______H2O
(3)若处理上述废水20L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯______g.
参考答案:Ⅰ(1)可逆反应:13Fe2O3(s)+CO(g)?23Fe(s)+CO2(g)的平衡常数表达式k=c(CO2)c(CO),
由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应,即△H<0,
故答案为:c(CO2)c(CO);<;
(2)此时浓度商Qc=1,小于平衡常数4,反应向正反应进行,令参加反应的CO为amol,则:
? 13Fe2O3(s)+CO(g)?23Fe(s)+CO2(g)
开始(mol):1? 1
变化(mol):a?a
平衡(mol):1-a? 1+a
反应前后气体的化学计量数不变,利用物质的量代替浓度计算平衡常数,故1+a1-a=4,解得a=0.6,
故v(CO2)=0.6mol10L10min=0.006mol/(L?min);
CO的平衡转化率为0.6mol1mol×100%=60%,
故答案为:0.006mol/(L?min);60%;
Ⅱ、(1)反应中C元素化合价由KCN中+2价升高为KOCN中+4价,C元素被氧化,
故答案为:C;
(2)反应中KOCN→N2,N元素化合价由-3价升高为0价,共升高6价,Cl2→KCl,Cl元素化合价由0价降低为-1价,共降低2价,化合价升降最小公倍数为6,故N2系数为1,Cl2系数为3,结合原子守恒配平其它物质的系数,平衡后方程式为:2KOCN+4KOH+3Cl2═2CO2+N2+6KCl+2H2O,
故答案为:2、4、3、2、1、6、2;
(3)废水中KCN的质量为650mg/L×20L=13000mg=13g,物质的量为13g65g/mol=0.2mol,使KCN完全转化为无毒物质,应生成CO、N2,整个过程中C元素化合价由+2价升高为+4价,N元素化合价由-3价升高为0价,Cl元素化合价由0价降低为-1价,电子转移守恒可知2×n(Cl2)=0.2mol×(4-2)+0.2mol×[0-(-3)],解得n(Cl2)=0.5mol,故需要氯气的质量为0.5mol×71g/mol=35.5g,
故答案为:35.5.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 下列变化需要加入某种还原剂才能实现的是( )
A.Cl--→Cl2
B.H2-→HCl
C.CaCl2-→CaCO3
D.Fe3+-→Fe2+
参考答案:A.Cl--→Cl2中Cl元素的化合价升高,则需要加氧化剂才能实现,故A不选;
B.H2-→HCl中H元素的化合价升高,则需要加氧化剂才能实现,故B不选;
C.CaCl2-→CaCO3中元素的化合价不变,不需要发生氧化还原反应,故C不选;
D.Fe3+-→Fe2+中Fe元素的化合价降低,则需要加入某种还原剂才能实现,如Fe,故D选;
故选D.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 为了防止枪支生锈,常将制成的枪支进行“发蓝”处理,也就是将枪支放入NaNO2和NaOH的混合溶液中迅速氧化,表面生成Fe3O4的细密的保护层,主要反应是①3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑②6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+H2O+NH3↑+7NaOH,③Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH.下列说法正确的是( )
A.整个反应过程中,每有5.6gFe参加反应转移0.8mol电子
B.该生产过程不产生任何污染
C.反应③是氧化还原反应
D.温度升高,发蓝层会增厚
参考答案:A.根据化合价的变化,3Fe~Fe3O4,3mol铁失去8mol电子,则5.6gFe(0.1mol)参加反应转移0.38mol电子,故A错误;
B.该过程产生NH3,且废水呈碱性,产生污染,故B错误;
C.反应③Fe元素的化合价没有发生变化,属于非氧化还原反应,故C错误;
D.温度升高,反应速率加快,生成的Fe3O4物质的量多,发蓝层会增厚,故D正确.
故选D.
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 实现下列变化,必需加入还原剂的是( )
A.Cl2→HClO
B.Fe→FeCl3
C.NaI→AgI
D.F2→HF
参考答案:A.Cl元素化合价升高,可与水反应实现,自身发生氧化还原反应,故A不选;
B.Fe元素化合价升高,被氧化,应加入氧化剂才能实现,故B不选;
C.元素化合价没有发生变化,属于复分解反应,故C不选;
D.F元素化合价降低,被还原,应加入还原剂才能实现,故D选.
故选D.
本题解析:
本题难度:简单
5、选择题 关于氧化还原反应,下列说法正确的是( )
A.氧化剂被氧化,还原剂被还原
B.被氧化的物质是失去电子的物质
C.还原剂发生还原反应
D.失电子、化合价降低的物质是还原剂
参考答案:A.氧化剂被还原,还原剂被氧化,故A错误;
B.还原剂失去电子,被氧化,则被氧化的物质是失去电子的物质,故B正确;
C.还原剂发生氧化反应,故C错误;
D.失电子,化合价升高的物质为还原剂,故D错误;
故选B.
本题解析:
本题难度:一般