鐵元素是重要的金屬元素，單質(zhì)鐵在工業(yè)和生活中使用得最為廣泛。鐵還有很多重要的化合物及其化學(xué)反應(yīng)。如鐵與水反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)＝Fe3O4(s)＋4H2(g)   △H
(1)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_______。
(2) 已知：①3Fe(s)＋2O2(g)＝Fe3O4(s)  △H1＝－1118.4kJ/mol
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)  △H2＝－483.8kJ/mol
③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)  △H3＝－571.8kJ/mol
則△H＝_______。
(3)在t0C時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝16，在2L恒溫恒容密閉容器甲和乙中,分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過一段時間后達(dá)到平衡。
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中H2O的平衡轉(zhuǎn)化率為_______ (結(jié)果保留一位小數(shù))。
②下列說法正確的是_______ (填編號)
A.若容器壓強(qiáng)恒定，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.若容器內(nèi)氣體密度恒定，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.甲容器中H2O的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙容器中H2O的平衡轉(zhuǎn)化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的轉(zhuǎn)化率
(4)若將(3)中裝置改為恒容絕熱(不與外界交換能量)裝置，按下表充入起始物質(zhì)，起始時與平衡后的各物質(zhì)的量見表：
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
起始/mol
3.0
4.0
0
0
平衡/mol
m
n
p
q
 
若在達(dá)平衡后的裝置中繼續(xù)加入A、B、C三種狀況下的各物質(zhì)，見表：
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
A/mol
3.0
4.0
0
0
B/mol
0
0
1
4
C/mol
m
n
p
q
 
當(dāng)上述可逆反應(yīng)再一次達(dá)到平衡狀態(tài)后,上述各裝置中H2的百分含量按由大到小的順序排列的關(guān)系是
________(用A、B、C表示）。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp＝2.79×10－39，而FeCl3溶液總是顯示較強(qiáng)的酸性，若某FeCl3溶液的pH為3,則該溶液中c(Fe3+)＝________mol ? L-1 (結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
（每空2分，最后兩空每空3分，共計14分）（1）K＝ （2）－150.8kJ/mol
（3）①33.3% ②BC （4）B＞C＞A （5）2.79×10－6

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)該反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，平衡常數(shù)表達(dá)式K＝。
（2）根據(jù)蓋斯定律可知，①－②×2即得到反應(yīng)3Fe(s)＋4H2O(g)＝Fe3O4(s)＋4H2(g)，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－1118.4kJ/mol＋483.8kJ/mol×2＝－150.8kJ/mol。
（3）①          3Fe(s)＋4H2O(g)＝Fe3O4(s)＋4H2(g)
起始濃度（mol/L）         0.5               0.5
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）         x                 x
平衡濃度（mol/L）      0.5－x             0.5＋x
則根據(jù)平衡常數(shù)K＝可知＝16
解得x＝，所以水蒸氣的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝33.3%
②A、反應(yīng)前后體積不變，壓強(qiáng)始終不變，所以若容器壓強(qiáng)恒定，則反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，A不正確；B、密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中容器容積不變，氮?dú)怏w的質(zhì)量是變化的，所以若容器內(nèi)氣體密度恒定，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；C、乙容器相當(dāng)于是在甲容器的基礎(chǔ)上增加水蒸氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，但水蒸氣的轉(zhuǎn)化率降低，即甲容器中H2O的平衡轉(zhuǎn)化率大于乙容器中H2O的平衡轉(zhuǎn)化率，C正確；D、四氧化三鐵是固體，所以增加Fe3O4不能提高H2O的轉(zhuǎn)化率，D不正確，答案選BC。
（4）A相當(dāng)于是在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)平衡不移動，但反應(yīng)放熱多。由于是絕熱容器，溫度升高，使平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣含量降低；B也相當(dāng)于是在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)平衡不移動，但反應(yīng)吸熱。由于是絕熱容器，溫度降低，使平衡向正反應(yīng)方向移動，氫氣含量增大；C相當(dāng)于是等效平衡，氫氣含量不變，所以各裝置中H2的百分含量按由大到小的順序排列的關(guān)系是B＞C＞A。
（5）FeCl3溶液的pH為3,則溶液中c(OH－)＝10－11mol/L，所以Fe(OH)3的Ksp＝2.79×10－39可知，溶液中c(Fe3+)＝＝2.79×10－6mol/L。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

由于催化劑可以為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，催化劑研究和尋找一直是受到重視的高科技領(lǐng)域。
（1）V2O5是接觸法制硫酸的催化劑。下圖為硫酸生產(chǎn)過程中2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1反應(yīng)過程的能量變化示意圖。

①V2O5的使用會使圖中B點(diǎn)         （填“升高”、“降低”）。
②一定條件下，SO2與空氣反應(yīng)tmin后，SO2和SO3物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L和b mol/L，則SO2起始物質(zhì)的量濃度為     mol/L；生成SO3的化學(xué)反應(yīng)速率為        mol/(L·min)。
（2）下圖是一種以銅、稀硫酸為原料生產(chǎn)藍(lán)礬的生產(chǎn)流程示意圖。

①生成CuSO4的總反應(yīng)為2Cu+O2+2H2SO4＝2 CuSO4+2H2O，少量起催化作用，使反應(yīng)按以下兩步完成：
第一步：Cu＋2Fe3＋＝2Fe2＋＋Cu2＋
第二步：                                   。（用離子方程式表示）
②調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是                                ，調(diào)節(jié)時加入的試劑可以為        。（選填序號）
a．NaOH溶液     b．CuO粉末     c．Cu2(OH)2CO3      d．氨水
（3）納米TiO2是優(yōu)良的光敏催化劑。工業(yè)上用鈦鐵礦制得粗TiO2；再轉(zhuǎn)化為TiCl4(l)；由TiCl4(l)制取納米TiO2的方法之一是將TiCl4氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解。
已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋O2(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)  ΔH＝－221 kJ·mol－1
①寫出TiO2和焦炭、氯氣反應(yīng)生成TiCl4和CO的熱化學(xué)方程式：                            。
②寫出上述TiCl4(l)制取納米TiO2的化學(xué)方程式：                                         。

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。
（1）合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2molNH3，放出92.2 kJ熱量。
①工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式是                                       。
②若起始時向容器內(nèi)放入2molN2和6molH2，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。
③已知：

1molN-H鍵斷裂吸收的能量約等于                       kJ。
（2）工業(yè)生產(chǎn)尿素的原理是以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2]，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下：
T / ℃
165
175
185
195
K
111.9
74.1
50.6
34.8
 
①焓變ΔH（填“>”、“<”或“=”）_______0。
（3）已知：
①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)   ΔH1＝＋180 kJ·mol－1
②N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)   ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)   ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1
氨的催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為                                        

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的地位。
（1）工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)如下：
2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H=-103．7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是           
A．采用高溫
B．采用高壓
C．尋找更高效的催化劑
D．減小體系內(nèi)CO2濃度
（2）合成尿素的反應(yīng)在進(jìn)行時分為如下兩步：
第一步：2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸銨)(l) △H1
第二步：H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H2．
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l mol二氧化碳，實驗測得反應(yīng)中各組分隨時間的變化如下圖I所示：

①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第    步反應(yīng)決定，總反應(yīng)進(jìn)行到   min時到達(dá)平衡。
②第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如上圖II所示，則△H2    0(填“>” “<” 或 “=”)
（3）在溫度70-95℃時，工業(yè)尾氣中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收，將其轉(zhuǎn)化為N2
①尿素與NO、NO2三者等物質(zhì)的量反應(yīng)，化學(xué)方程式為
                                                            
②已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)．△H=180．6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92．4 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=-483．6 kJ·mol-1
則4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)  △H=    kJ·mol-1
（4）尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如上圖III所示。其工作時負(fù)極電極反應(yīng)式
可表示為                                                   。

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

（1）醫(yī)療上常用濃度為75%的某有機(jī)物水溶液作皮膚消毒液。該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式是     。
（2）一定條件下，0.1mol氨氣與氧氣反應(yīng)生成兩種無毒氣體，放出31.67kJ熱量。寫出核反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：         。
（3）現(xiàn)有固體X，可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一種或幾種。為了探究其成分，某學(xué)習(xí)小組取該樣品進(jìn)行如下實驗（部分產(chǎn)物已略去）。

①步驟I中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                           。
②20.00gX中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為                。
③為進(jìn)一步確定固體X的組成，常溫下，學(xué)習(xí)小組另取固體X加水，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，測得濾液的pH＜7。他們判斷一定有NH4Cl，理由是          。
（4）工業(yè)上常用電滲析法生產(chǎn)HI，其模擬實驗如圖。寫出陰極的電極反應(yīng)式：           。

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

（1）已知2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH＝－571.6 kJ/mol，
CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）ΔH＝－283.0 kJ/mol。某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74 kJ熱量，同時生成3.6 g液態(tài)水，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為___________。
（2）以甲醇、空氣，氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極，可構(gòu)成燃料電池；已知該燃料電池的總反應(yīng)式是：2CH3OH +3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，該燃料電池發(fā)生反應(yīng)時，正極區(qū)溶液的PH__________ (填“增大”， “減小” 或“不變”)該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_________________。
（3） 用上述燃料電池進(jìn)行粗銅的精煉，粗銅應(yīng)連接電源的________極，該粗銅精煉電解池的陰極反應(yīng)式為_________________。

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

氨氣是生產(chǎn)化肥、硝酸等的重要原料，圍繞合成氨人們進(jìn)行了一系列的研究
（1）氫氣既能與氮?dú)庥帜芘c氧氣發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)的條件卻不相同。
已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol
3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

計算斷裂1 mol N≡N鍵需要能量      kJ ， 氮?dú)夥肿又谢瘜W(xué)鍵比氧氣分子中的化學(xué)鍵鍵     （填“強(qiáng)”或“弱”），因此氫氣與二者反應(yīng)的條件不同。
（2）固氮是科學(xué)家致力研究的重要課題。自然界中存在天然的大氣固氮過程：N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ，工業(yè)合成氨則是人工固氮。
分析兩種固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)，下列結(jié)論正確的是       。
 反應(yīng)
大氣固氮
工業(yè)固氮
溫度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A．常溫下，大氣固氮幾乎不可能進(jìn)行，而工業(yè)固氮非常容易進(jìn)行
B．人類大規(guī)模模擬大氣固氮是無意義的
C．工業(yè)固氮溫度越低，氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)越完全
D．K越大說明合成氨反應(yīng)的速率越大
（3）在恒溫恒容密閉容器中按照甲、乙、丙三種方式分別投料, 發(fā)生反應(yīng)：3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g)測得甲容器中H2的轉(zhuǎn)化率為40%。
 
N2
H2
NH3
甲
1
3
0
乙
0.5
1.5
1
丙
0
0
4
判斷乙容器中反應(yīng)進(jìn)行的方向       。（填“正向”或“逆向”）
達(dá)平衡時，甲、乙、丙三容器中NH3的體積分?jǐn)?shù)大小順序為       。
（4）氨氣是合成硝酸的原料，寫出氨氣與氧氣反應(yīng)生成一氧化氮和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式       。

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：計算題

汽車內(nèi)燃機(jī)工作時產(chǎn)生的電火花和高溫會引起反應(yīng)：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)，導(dǎo)致汽車尾氣中的NO和NO2對大氣造成污染。
（1）在不同溫度（T1，T2）下，一定量的NO分解產(chǎn)生N2和O2的過程中N2的體積分?jǐn)?shù)隨時間t變化如右圖所示。根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)為_________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），隨著溫度的升高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K________（填“增大”“減小”或“不變”，平衡向________移動（填“向左”“向右”或“不”）。

（2）某溫度時，向容積為1L的密閉容器中充入5mol N2與2．5molO2,發(fā)生N2(g)＋O2(g)=2NO(g)反應(yīng)，2min后達(dá)到平衡狀態(tài)，NO的物質(zhì)的量為1mol，則2min內(nèi)氧氣的平均反應(yīng)速率為_________，該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。該溫度下，若開始時向上述容器中加入的N2與O2均為1mol，則N2的平衡濃度為_______mol/L。
（3）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置。凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機(jī)理如右圖所示
。
寫出上述變化中的總化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________________________。
（4）用催化還原的方法也可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  △H＝－574kJ/mol
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  △H＝－1160kJ/mol
寫出CH4還原NO2至N2的熱化學(xué)方程式_______________________________________。

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科目：高中化學(xué) 來源：不詳 題型：填空題

最近幾年我國已加大對氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多種方法。
（l）用CH4還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)= 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
②CH4(g)＋4NO (g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
③H2O(g)= H2O(l) △H=-44.0kJ·mol-1
CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式為                 。
（2）用活性炭還原法也可處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：2C(s)＋2NO2(g)=N2(g)＋2CO2(g) △H<0，起始時向密閉容器中充入一定量的C(s)和NO2(g)，在不同條件下，測得各物質(zhì)的濃度變化狀況如下圖所示。

①0?10min內(nèi)，以CO2表示的平均反應(yīng)速率v(CO2)=               。
②0～10min，10?20 min，30?40 min三個階段NO2的轉(zhuǎn)化率分別為α1、α2、α3，其中最小的為         ，其值是                   。
③計算反應(yīng)達(dá)到第一次平衡時的平衡常數(shù)K=            。
④第10min時，若只改變了影響反應(yīng)的一個條件，則改變的條件為      (填選項字母）。
A．增加C(s)的量       B．減小容器體積      C．加入催化劑
⑤20～30min、40?50 min時體系的溫度分別為T1和T2，則T1_____T2(填“> “<”或“=”）， 判斷的理由是                         。

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