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【題目】聚合硫酸鐵(PFS)是一種高效的無機高分子絮凝劑。某工廠利用經浮選的硫鐵礦燒渣(有效成分為Fe2O3 和Fe3O4)制備PFS,其工藝流程如下圖所示。

(1)還原焙燒過程中,CO還原Fe3O4生成FeO的熱化學方程式為________________________。

已知: Fe3O4(s)+C(s)= 3FeO(s)+CO(g) ΔH1=+191.9kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=-393.5kJ·mol-1

C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH3=+172.5kJ·mol-1

(2)CO是還原焙燒過程的主要還原劑。下圖中,曲線表示4個化學反應a、b、c、d達到平衡時氣相組成和溫度的關系,I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別是Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe穩(wěn)定存在的區(qū)域。a屬于_________(填“吸熱反應”或“放熱反應”);570℃時,d反應的平衡常數K= ____________。

(3)工業(yè)上,還原焙燒的溫度一般控制在800℃左右,溫度不宜過高的理由是___________________。

(4)若“酸浸”時間過長,浸出液中Fe2+含量反而降低,主要原因是___________________________。

(5)FeSO4溶液在空氣中會緩慢氧化生成難溶的Fe(OH)SO4,該反應的離子方程式為_____________________________!按呋趸边^程用NaNO2作催化劑(NO起實質上的催化作用)時,溫度與Fe2+轉化率的關系如右圖所示(反應時間相同),F(xiàn)e2+轉化率隨溫度的升高先上升后下降的原因是___________________________________________________。

【答案】 Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19.4kJ·mol-1 放熱反應 1 浪費能量,且FeO易被還原成Fe Fe2+易被空氣中的O2氧化成Fe3+ 4SO42-+ 4Fe2++O2+2H2O=4Fe(OH)SO4 溫度升高,反應速率增大;溫度過高,NO氣體逸出,轉化率下降

【解析】試題分析:(1)根據蓋斯定律計算CO還原Fe3O4生成FeO的焓變;(2)根據圖像,升高溫度,F(xiàn)e3O4的含量減小,反應a逆向移動;d反應的平衡常數K= ;(3)溫度大于800℃,F(xiàn)eO易被還原成Fe;(4)Fe2+易被空氣中的O2氧化成Fe3+;(5)FeSO4溶液在空氣中被氧氣氧化生成難溶的Fe(OH)SO4,根據得失電子守恒、電荷守恒配平離子方程式;NO起實質上的催化作用,溫度升高,反應速率增大;溫度過高,NO氣體逸出,轉化率下降。

解析:(1)①Fe3O4(s)+C(s)= 3FeO(s)+CO(g) ΔH1=+191.9kJ·mol-1

②C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH3=+172.5kJ·mol-1

根據蓋斯定律①-②,得Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19.4kJ·mol-1。(2)根據圖像,升高溫度,F(xiàn)e3O4的含量減小,反應a逆向移動,反應a放熱;d反應的平衡常數K=,570℃時,CO、CO2濃度相等,所以K=1;(3)溫度大于800℃,F(xiàn)eO易被還原成Fe,且浪費能量,所以工業(yè)上,還原焙燒的溫度一般控制在800℃左右;(4)Fe2+易被空氣中的O2氧化成Fe3+,所以“酸浸”時間過長,浸出液中Fe2+含量降低;(5)FeSO4溶液在空氣中被氧氣氧化生成難溶的Fe(OH)SO4,根據得失電子守恒、電荷守恒配平離子方程式為4SO42-+ 4Fe2++O2+2H2O=4Fe(OH)SO4↓;NO起實質上的催化作用,溫度升高,反應速率增大;溫度過高,NO氣體逸出,轉化率下降,所以Fe2+轉化率隨溫度的升高先上升后下降。

練習冊系列答案
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【題目】下列有關物質應用的說法正確的是

A. 生石灰用作食品抗氧化劑

B. 氫氟酸能與SiO2反應,故可用氫氟酸在玻璃上蝕刻標記

C. 鋁罐可久盛咸的食物

D. 蘇打是面包發(fā)酵粉的主要成分之一

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【題目】綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵(FeSO4·XH2O),在工農業(yè)生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究。回答下列問題:

(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:______________、_______________。

(2)為測定綠礬中結晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重,記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為 m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。

①儀器B的名稱是____________________。

②將下列實驗操作步驟正確排序___________________(填標號);重復上述操作步驟,直至A恒重,記為m3 g。

a.點燃酒精燈,加熱 b.熄滅酒精燈 c.關閉K1和K2

d.打開K1和K2,緩緩通入N2 e.稱量A f.冷卻至室溫

③根據實驗記錄,計算綠礬化學式中結晶水數目x=________________(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作,則使x__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

(3)為探究硫酸亞鐵的分解產物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開K1和K2,緩緩通入N2,加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。C、D中的溶液依次為BaCl2溶液、濃H2SO4。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為產生白色沉淀、品紅溶液褪色。寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式_____________________。

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【題目】298K、1.01×105Pa,O2、S、Se、Te分別與H2化合的反應熱數據如圖所示。寫出Se與H2化合的熱化學反應方程式正確的是

A. Se(s)+ H2(g) = H2Se(g) ΔH=-242kJ·mol-1

B. Se(s)+ H2(g) = H2Se(g) ΔH=-20kJ·mol-1

C. Se(g)+ H2(g) = H2Se(g) ΔH=+81kJ·mol-1

D. Se(s)+ H2(g) = H2Se(g) ΔH=+81kJ·mol-1

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【題目】某鐵的“氧化物”樣品,用5mol/L鹽酸0.14L恰好完全反應,所得溶液還能吸收標準狀況下2.24L氯氣,使其中Fe2+全部轉化為Fe3+.該樣品可能的化學式是(  )

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【題目】科學家最近研制出可望成為高效火箭推進劑的N(NO23(如圖所示).已知該分子中N﹣N﹣N鍵角都是108.1°,下列有關N(NO23的說法正確的是 ( )

A. 分子中N、O間形成的共價鍵是非極性鍵

B. 15.2g該物質含有6.02×1022個原子

C. 分子中四個氮原子共平面

D. 該物質既有氧化性又有還原性

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(3)鐵粉和水蒸氣反應化學方程式:_____

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(1)選用的主要儀器有:_________、________、__________、_______、

__________;

(2)請將下列操作按照正確的序號填在橫線上___

A.用量筒量取濃硫酸

B.反復顛倒搖勻

C.用膠體滴管加水至刻度

D.洗凈燒杯內壁和玻璃棒,并將洗液轉至容量瓶

E.稀釋濃硫酸

F.將溶液轉入容量瓶

(3)所需濃硫酸的體積為______mL.

(4)將濃硫酸沿著燒杯內壁慢慢注入盛水的燒杯中,不斷攪拌的目的是______;若攪拌過程中有液體濺出,會使最終結果______(填偏高、偏低或無影響)。

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下列敘述正確的是( )

A. 反應①中試劑X是氫氧化鈉溶液

B. 試劑Y是HCl,它與AlO反應生成氫氧化鋁

C. 圖中所示轉化反應中包含2個氧化還原反應

D. 將X與Y試劑進行對換,最終可以達到相同結果

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