1、填空题 (10分)铁和铝是两种重要的金属,它们的单质及化合物有着各自的性质。
(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)ΔH>0
①该反应的平衡常数表达式为:K=?
②该温度下,在2L盛有粉末的密闭容器中通入CO气体,10min后,生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均反应速率为??
(2)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是?。
(3)Fe3+盐和Al3+盐在性质上有很多相似的地方,如遇碱都生成难溶的胶状沉淀,可用于净水;也有不同之处,如Fe3+既有氧化性又有还原性,Al3+只有氧化性。但Fe3+只有在碱性介质中才能被氧化为FeO42-,请完成下列方程式:
?Fe(OH)3 +?ClO- + ??==?FeO42- + ?Cl- +??;
(4)若将ag Fe和Al的混合物溶于2mol/L的足量的硫酸中,再往溶液中加入足量的6mol/L的NaOH溶液,充分反应,过滤,洗涤,干燥灼烧,称量所得固体的质量仍为ag,则原混合物中Al的质量分数为
?
参考答案:
(1)①c3(CO2)/c3(CO) ;?②0.015mol·L-1·min-1
(2)b
(3)? 2Fe(OH)3?+ 3ClO-? +? 4OH-? ="=" 2 FeO42- +? 3 Cl- +? 5 H2O? ;
(4)30%
本题解析:(1)①平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积;而氧化铁和铁单质为固体,所以不参与计算。②先根据化学方程式计算出消耗的CO的物质的量,然后根据V=△C/△t =△n/ (V ×△t ),带入数据计算,便可以求出CO的化学反应速率;(2)根据通过加热引发铝热反应以及铝热反应为放热反应以及温度升高化学反应速率加快;(3)由题目可知,需要碱性环境,则需加反应物的氢氧根离子,根据元素守恒,生成物加水。接下来根据电子得失守恒,电荷守恒来配平。(4)后一步加入足量的氢氧化钠,则氢氧化铝会溶解,最后的沉淀应该是氢氧化铁,经过干燥灼烧后剩余的是氧化铁,则铝的质量分数即为氧化铁中氧的质量分数=(3×16)/(3×16+56×2)×100%=30%
点评:本题以考察铁、铝性质为背景,涉及了很多的化学计算,但是基本上可以根据公式来计算。属于简单题。
本题难度:困难
2、填空题 (14分)低碳生活(low-carbon life)是一种时尚的生活理念,倡导人们降碳节能、有效幵发利用CO2。
(1) 若用如图装置,以CO2和H2为原料制备甲醇,发生反应为。H2应从电解池的________ (填电极名称)通入;其中b电极的电极反应方程式为________。
(2) 工业上可在6500C浮石银催化作用下用甲醇制备甲醛。当时,制备反应分两步进行,其中一步是,则另一步是____________ (写化学方程式)。
的HCHO可用于杀菌消毒,其原因是________。
(3) 最近有人利用ZrO2作为固体电解质制造出了常温下的甲醇一空气燃料电池。当原电池中有0. 5 mol甲醇消耗时,产生最大电能为360. 0 kJ。则负极消耗O2—的物质的量为________mol;若该燃料电池所产生的最大电能与甲醇常温下燃烧所释放的全部能量之比为9: 10,则CH3OH燃烧的热化学方程式为________;在O2不足时原电池会发生负极区固体电解质堵塞,导致堵塞的物质是________。
参考答案:(1)阳极? CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
(2)CH3OHHCHO+H2?甲醛能使蛋白质变性
(3)1.5??碳粒
本题解析:(1)氢气在反应中失去电子,应在阳极通入。B是电子流入的极是属于阴极,电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。
(2)甲醇脱去1分子氢气即得甲醛,方程式为CH3OHHCHO+H2。因为甲醛可以使蛋白质变性,所以可用于杀菌消毒。
(3)0. 5 mol甲醇在反应中失去3mol电子(碳原子由—2价升高到+4价),根据电子得失守恒知负极消耗O2—的物质的量为1.5mol。0. 5 mol甲醇常温下燃烧所释放的能量是400kJ,所以热化学方程式为。若氧气不足即相当于燃烧不充分,容易使甲醇被氧化生成碳,从而产生堵塞现象。
本题难度:一般
3、选择题 在恒温下的固定体积的密闭容器中,有可逆反应2NO(气)+O2(气)?2NO2(气),不能说明已达到平衡状态的是( )
A.反应器中压强不随时间变化而变化
B.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均分子量保持不变
参考答案:A、反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的压强不变,故A正确;
B、正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率等于2:1时,反应达到平衡状态,故B错误;
C、混合气体的颜色不再改变,说明NO2气体的浓度不变,达到平衡状态,故C正确;
D、反应前后气体的化学计量数之和不相等,当达到平衡时,气体的物质的量不变,则混合气体的平均摩尔质量不再改变,故D正确.
故选B.
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 右图表示可逆反应mA(g) + nB(g) ?pC(g)在不同温度(T)、压强(P)下,生成物C的物质的量分数x(C)的变化情况。下列关于该正反应热效应及方程式中A、B、C的化学计量数的判断中,正确的是?
A.吸热反应,m+n<p?
B.吸热反应,m+n>p
C.放热反应,m+n<p?
D.放热反应,m+n>p
参考答案:D
本题解析:分析图(1),P1比P2先达平衡,说明P1>P2,压强增大,生成物C的物质的量分数增大,说明正反应是气体体积缩小的反应;再分析图(2),T2比T1先达平衡,说明T2> T1,温度降低,生成物C的物质的量分数增大,说明正反应是放热反应。
本题难度:简单
5、填空题 在2 L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间/s
| 0
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
|
n(NO)/mol
| 0.020
| 0.010
| 0.008
| 0.007
| 0.007
| 0.007
|
?
(1)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应。
(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是______。用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
参考答案:(1)是 (2)b 1.5×10-3mol·(L·s)-1 (3)bc
本题解析:(1)该反应是可逆反应。
(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,n(NO2)=Δn(NO)=0.020mol-0.007mol=0.013mol
c(NO2)==0.006 5mol·L-1
故表示NO2变化曲线的为b。
v(NO)====0.003mol·(L·s)-1,
则v(O2)=v(NO)=0.001 5mol·(L·s)-1。
(3)a项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内密度保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
本题难度:一般