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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:179 题号:5101020
工业常用硫铁矿煅烧生产硫酸,而硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3)可用来炼铁。
(1)Fe2O3用CO还原培烧的过程中,反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。

(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的; A、B、C、D四个区域分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知:3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH1=a kJ·mol1
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g);ΔH2=b kJ·mol1
FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g);ΔH3=c kJ·mol1
①反应Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的ΔH=________kJ·mol1(用含a、b、c表示)。
②800℃时,混合气体中CO2体积分数为40%时,Fe2O3用CO还原焙烧反应的化学方程式为____________
③据图分析,下列说法正确的是______ (填字母)。
a.温度低于570℃时,Fe2O3还原焙烧的产物中不含FeO
b.温度越高,Fe2O3还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c.Fe2O3还原焙烧过程中及时除去CO2有利于提高Fe的产率
(2)①一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂可对燃煤烟气回收硫。反应为:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) △H=-270kJ•mol-1
其他条件相同、催化剂不同时,SO2的转化率随反应温度的变化如图,Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3的主要优点是:______________
②从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4。则5 mol FeS2发生反应,转移电子的物质的量为____
(3)FeS2是Li/ FeS2电池(如图)的正极活性物质。

①FeSO4、Na2S2O3、S及H2O在200℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS2。写出该反应的离子方程式:________________。。
②Li/FeS2电池的负极是金属Li,电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2。该反应可认为分两步进行:第1步,FeS2+2Li=2Li++FeS22-,则第2步正极的电极反应式为____________

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【推荐1】在298K时,研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有:

Ⅰ、C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1=+136kJ·mol-1
Ⅱ、C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH2=+177kJ·mol-1
Ⅲ、C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH3=+430kJ·mol-1
Ⅳ、CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH4
已知:298K时,相关物质的相对能量如图1所示。根据以上信息和数据进行回答下列问题。
(1)①根据相关物质的相对能量计算ΔH4=___________kJ·mol-1
②下列描述正确的是___________(填字母)。
A.升高温度反应Ⅰ的反应速率和平衡常数均增大
B.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成
C.恒温恒压下通入惰性气体,反应Ⅰ的平衡正向移动
D.反应Ⅳ中当压强恒定不变时,该反应达到平衡状态
E.以上四个反应中,ΔH不变时,以上反应均达到平衡状态
(2)CO2和C2H6按物质的量1∶1投料,在923K和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响,所得实验数据如表:
催化剂转化率C2H6/%转化率CO2/%产率C2H4/%
催化剂X19.037.63.3

结合具体反应分析,在催化剂X作用下,CO2氧化C2H6的主要产物是___________,判断依据是___________
(3)H2可以用碳和水蒸气反应制取,反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH>0。一定条件下达到平衡时,温度、压强对H2产率的影响如图1所示。

①X表示___________(填“温度”或“压强”),L1___________L2(填“>”“<”或“=”)。
②已知CO与H2能合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在恒压容器中,曲线X、Y、Z分别表示在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇气体的过程,控制不同的原料投料比,CO的平衡转化率如图2所示:若温度为T3时,体系压强保持50aMPa,起始反应物投料比n(H2)/n(CO)=3:2,则该反应的压强平衡常数KP的计算式为___________。(KP表示生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值,某物质的分压=总压强×该物质的物质的量分数)。
2022-09-01更新 | 96次组卷
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名校
【推荐2】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。请回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+ 2H2(g)。
已知: C(s)+2H2(g) = CH4(g) H = -75 kJ/mol
C(s)+O2(g)= CO2(g ) H = -394 kJ/mol
C(s)+ 1/2O2(g)=CO(g) H = -111 kJ/mol
①该催化重整反应的H =_______kJ/mol。有利于提高CH4平衡转化率的条件是_______(填序号)。
A.高温低压       B.低温高压        C.高温高压 D.低温低压
②某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2/L2
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:
积碳反应CH4(g) =C(s)+ 2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(S)= 2CO(g)
H /(kJ/mol)75172
活化能/
(kJ/mol)
催化剂X3391
催化剂Y4372

由上表判断,催化剂X_______Y(填 “优于”或“劣于”)。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_______(填标号)。

A. K、 K均增加                    B. v减小、v增加
C. K减小、K增加                  D. v增加的倍数比v增加的倍数大
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【推荐3】的综合利用是解决温室问题的有效途径。回答下列问题:
(1)用制备甲醇可实现碳循环,一-种制备方法为
   
已知:①   
   
该制备反应的_______。升高温度,该制备甲醇反应的的平衡转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)已知反应,其中分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压=总压×物质的量分数)。在下,按初始投料比,得到不同压强条件下的平衡转化率关系图:

①a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为_______(用字母表示)。
②N点在b曲线上,时的压强平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
条件下,某容器测得某时刻,此时_______(保留两位小数)。
(3)用电解法将转化为燃料是实现碳循环的一种途径,原理如图所示。铜电极上产生的电极反应式为_______,若阴极只产生,且生成速率相同,则相同条件下电极产生的电极上产生的的物质的量之比为_______
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