问题 问答题

Ⅰ.高炉炼铁过程中发生的主要反应为:

1
3
Fe2O3(s)+CO(g)⇌
2
3
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
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.

答案

Ⅰ(1)可逆反应:

1
3
Fe2O3(s)+CO(g)⇌
2
3
Fe(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:

           

1
3
Fe2O3(s)+CO(g)⇌
2
3
Fe(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+a
1-a
=4,解得a=0.6,

故v(CO2)=

0.6mol
10L
10min
=0.006mol/(L•min);

CO的平衡转化率为

0.6mol
1mol
×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

13g
65g/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.

单项选择题 A1/A2型题
判断题