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考点7化学反应速率与化学平衡1.(2013上海化学20)某恒温密闭容器中,可逆反应a(s) b+c(g)-q达到平衡。缩小容器体积,重新达到平衡时,c(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是a.产物b的状态只能为固态或液态b.平衡时,单位时间内n(a)消耗n(c)消耗=11c.保持体积不变,向平衡体系中加入b,平衡可能向逆反应方向移动d.若开始时向容器中加入1molb和1molc,达到平衡时放出热量q【答案】ab【解析】若b是气体,平衡常数k=c(b)c(c),若b是非气体,平衡常数k=c(c),由于c(g)的浓度不变,因此b是非气体,a正确,c错误,根据平衡的v(正)=v(逆)可知b正确(注意,不是浓度消耗相等);由于反应是可逆反应,因此达到平衡时放出热量小于q,d项错误。【考点定位】本题考查化学平衡、可逆反应的含义。2.(2013北京理综11)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是【答案】c【解析】a、存在平衡,升高温度平衡向生成no2方向移动,故正确;b、水的电离是可逆过程,升高温度kw增大,促进水的电离,故b正确;c、催化剂不能影响平衡移动,故c错误;d、弱电解质电离存在平衡,浓度越稀,电离程度越大,促进电离,但离子浓度降低,故氨水的浓度越稀,ph值越小,故d正确。3.(2013四川理综化学6)在一定温度下,将气体x和气体y各0.16mol充入10l恒容密闭容器中,发生反应x(g)y(g) 2z(g) h (正) c.该温度下此反应的平衡常数k=1.44d. 其他条件不变,再充入0.2molz,平衡时x的体积分数增大6.c解析:a. y的反应速率为v(y)=(0.16-0.12)mol/(10l*2mim)=2.010-3mol/l,v(z)=2v(y)=4.010-3 mol/l。b. h0,放热反应,降温反应向正向移动,v(正)v(逆)c. 由平衡常数公式可得k=1.44d. 反应前后计量数不变,达到等效平衡,x体积分数不变。4.(2013安徽理综11)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料mgo:mgso3(s) + co(g) mgo(s) + co2(g) +so2(g) h0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是选项xya温度容器内混合气体的密度bco的物质的量co2与co的物质的量之比cso2的浓度平衡常数kdmgso4的质量(忽略体积)co的转化率11. 【答案】a【解析】该反应为正方向体积增加且吸热。a、升高温度,平衡正向移动,气体的质量增加,密度增大,正确;b、增加co的量,平衡正向移动,但压强增大,转化的量,没有上一平衡多,故比值减小,错误;c、平衡常数只与温度有关,错误;d因为固体,增加其量,对的转化率等相关问题。5(2013山东理综12)co(g)+h2o(g) h2(g)+co2(g)h0,在其他条件不变的情况下a加入催化剂,改变了反应的途径,反应的h也随之改变b改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变c升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变d若在原电池中进行,反应放出的热量不变解析:催化剂虽然改变了反应途径,但是h只取决于反应物、生成物的状态,h不变,a错;这是一个反应前后气体物质的量不变的反应,改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量也不变,b正确;该反应是放热反应,升高温度,平衡左移,反应放出的热量减小,c错;若在原电池中进行,反应不放出热量,而是转换为电能,d错。答案:b6.(2013重庆理综13)将e和f加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:e(g)f(s)2g(g)。忽略固体体积,平衡时g的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。压强/mpa体积分数/%温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0bf 915,2.0mpa时e的转化率为60%该反应的s0 k(1000)k(810)上述中正确的有( )a4个 b3个 c2个 d1个解析:利用图表分析考察平衡原理。a与b、c与d、e与f之间是压强问题,随着压强增大,平衡逆向移动,g的体积分数减小,b75%,e83%;c、e是温度问题,随着温度升高,g的体积分数增大,所以正反应是一个吸热反应,所以,k(1000)k(810);f的温度比b的高,压强比b的小,所以fb。而,可以令f为1mol,转化率为,则有2/1+=75%,=75%,正确。该反应是一个气体分子式增大的反应,属于熵增反应,所以正确。选择a。7.(2013江苏化学11)下列有关说法正确的是a.反应nh3(g)hcl(g)=nh4cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的h0b.电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,纯铜作阳极c.ch3cooh 溶液加水稀释后,溶液中 的值减小d.na2co3溶液中加入少量ca(oh)2 固体,co32水解程度减小,溶液的ph 减小【参考答案】ac【解析】本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题,着力考查学生对用熵变焓变判断反应方向,水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。a.本反应前后气体变固体,熵变小于零,只有在焓变小于零时自发。内容来源于选修四p34p36中化学方向的判断。b.精炼铜时,粗铜铜作阳极,被氧化,纯铜作阴极,被还原。内容来源于选修四p81。c.越稀越电离,醋酸与醋酸根离子浓度比减小。内容来源于选修四p41。d.na2co3溶液加少量ca(oh)2固体,抑制碳酸根离子水解,但ph值随着ca(oh)2固体的加入而增大。8.(2013江苏化学15)一定条件下存在反应:co(g)h2o(g)co2(g)h2(g),其正反应放热。现有三个相同的2l恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器i、ii、iii,在i中充入1molco和1molh2o,在ii中充入1molco2和1mol h2,在iii中充入2molco和2molh2o,700条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是a.容器i、ii中正反应速率相同b.容器i、iii中反应的平衡常数相同c.容器i中co的物质的量比容器ii中的多d.容器i中co的转化率与容器ii中co2的转化率之和小于1【参考答案】cd【解析】本题属于基本理论中化学平衡问题,主要考查学生对速率概念理解与计算,平衡常数概念与计算,平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。a.在i中充入1molco和1molh2o,在ii中充入1molco2和1mol h2,刚开始时,容器i、中正反应速率最大,容器ii中正反应速率为零。达到平衡时,容器i温度大于700,容器ii温度小于700,所以,容器i中正反应速率大于容器ii中正反应速率。b.容器iii可看成容器i体积压缩一半,各物质浓度增加一倍,若温度恒定,则平衡不移动;但恒容绝热的情况下,容器iii中温度比容器i高,更有利于平衡向逆反应方向移动,故平衡常数容器iii小于容器i。c.若温度恒定,容器i、ii等效,但两者温度不等。达到平衡时,容器i温度大于700,容器ii温度小于700,有利于容器i平衡向逆反应方向移动,故容器i中co的物质的量比容器ii中的多。d.若温度恒定,容器i、ii等效,容器i中co的转化率与容器ii中co2的转化率之和等于1。但两者温度不等,达到平衡时,容器i温度大于700,容器ii温度小于700,有利于容器i平衡向逆反应方向移动,有利于容器ii平衡向正反应方向移动,故容器i中co的转化率相应减小,容器ii中co2的转化率同样会相应减小,因此,容器i中co的转化率与容器ii中co2的转化率之和小于1。9.(2013福建理综12)nahso3溶液在不同温度下均可被过量kio3氧化,当nahso3完全消耗即有i2析出,根据i2析出所需时间可以求得nahso3的反应速率。将浓度均为0.020moll-1nahso3(含少量淀粉)10.0ml、kio3(过量)酸性溶液40.0ml混合,记录1055间溶液变蓝时间,55时未观察到溶液变蓝,实验结果如右图。据图分析,下列判断不正确的是a40之前与40之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反b图中b、c两点对应的nahso3反应速率相等c图中a点对应的nahso3反应速率为5.0 10-5moll-1s-1d温度高于40时,淀粉不宜用作该试验的指示剂【知识点】化学图像的分析、化学反应速率的计算以及指示剂的选择等知识。【答案】b【解析】a项,由图像可知40c 之前变蓝的时间在加快,40c 之后的变蓝时间在减慢;b 项,虽然变蓝时间都是64s,但是二者处在不同的阶段,所以反应速率不相等,b 点比c点的反应速率大;c 项,t=80s,所以;d 项,当温度高于40c ,变蓝时间变长以及当温度高于55 c 是不出现蓝色,所以此时淀粉不是合适的指示剂。10、(2013广西理综7)反应x(g)y(g)2z(g);h0,达到平衡时,下列说法正确的是 a.减小容器体积,平衡向右移动 b.加入催化剂,z的产率增大c.增大c(x),x的转化率增大 d.降低温度,y的转化率增大【答案】d【解析】该反应为前后体积不变的反应,因此改变压强对该反应无影响,a项错误;催化剂只能降低反应的活化能,增大反应速率,但不能改变平衡状态,产率不变,因此b项错误;增大一种反应物会增大另一反应物的转化率,本身的转化率是下降的,c项错误;减低温度后,平衡向着放热方向移动,即向右移动,因此y的转化率增大,d项正确。11.(2013上海化学31-34)镍具有优良的物理和化学特性,是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为:(1)ni(s)+4co(g) ni(co)4(g)+q(2)ni(co)4(g) ni(s)+4co(g)完成下列填空:31.在温度不变的情况下,要提高反应(1)中ni(co4)的产率,可采取的措施有 、 。32.已知在一定条件下的2l密闭容器中制备ni(co)4,粗镍(纯度98.5%,所含杂质不与co反应)剩余质量和反应时间的关系如右图所示。ni(co)4在010min的平均反应速率为 。33.若反应(2)达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时 。a.平衡常数k增大 b.co的浓度减小c.ni的质量减小 d.v逆ni(co)4增大34.简述羰基法提纯粗镍的操作过程。【答案】31.增大co浓度,加压。32.0.05moll-min-.33.bc。34.把粗镍和co放于一个水平放置的密闭的玻璃容器中,然后在低温下反应,一段时间后在容器的一端加热。【解析】31.反应(1)是正向气体体积缩小的放热反应,因此,根据平衡移动原理在温度不变的情况下采取可增大co浓度,加压的方法提高产率;32.根据题意,反应的ni为1mol,则生成ni(co) 4为1mol,反应速率为1/(210)=0.05moll-min-;33.反应(2)正向气体体积增大的吸热反应,则,降低温度平衡逆向移动,平衡常数k、co的浓度、ni的质量、v逆ni(co)4减小;根据反应(1)(2)的特点可提纯粗镍。【考点定位】本题考查化学反应速率、平衡移动原理的应用。12.(14分)(2013新课标卷28)在1.0 l密闭容器中放入0.10mola(g),在一定温度进行如下反应应: a(g)b(g)c(g) h=+85.1kjmol1反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:时间t/h0124816202530总压强p/100kpa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题:(1)欲提高a的平衡转化率,应采取的措施为 。(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物a的转化率(a)的表达式为 。平衡时a的转化率为_ ,列式并计算反应的平衡常数k 。(3)由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物a的物质的量n(a),n总= mol,n(a)= mol。下表为反应物a浓度与反应时间的数据,计算a= 反应时间t/h04816c(a)/(moll-1)0.10a0.0260.0065分析该反应中反应反应物的浓度c(a)变化与时间间隔(t)的规律,得出的结论是 ,由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(a)为 moll-1解析:考察化学平衡知识,涉及平衡移动,转化率、平衡常数、平衡计算、反应速率、表格数据分析。(1)根据反应是放热反应特征和是气体分子数增大的特征,要使a的转化率增大,平衡要正向移动,可以采用升高温度、降低压强的方法。(2)反应前气体总物质的量为0.10mol,令a的转化率为(a),改变量为0.10(a) mol,根据差量法,气体增加0.10(a)mol,由阿伏加德罗定律列出关系: = (a)=( 1)100%;(a)=(1)100%=94.1% 平衡浓度c(c)=c(b)=0.194.1%=0.0941mol/l,c(a)=0.1-0.0941=0.0059mol/l, k=1.5(3)= n=0.1 ;其中,n(a)=0.1(0.10.1)=0.1(2) n(a)=0.1(2)=0.051 c(a)=0.051/1=0.051mol/l 每间隔4小时,a的浓度为原来的一半。 当反应12小时时,c(a)=0.026/2=0.013mol/l参考答案:(1)升高温度、降低压强(2)(a)=( 1)100%;94.1%;k=1.5;(3)0.1;0.1(2); 0.051;每间隔4小时,a的浓度为原来的一半。0.01313(2013山东理综29)(15分)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用(1)利用“化学蒸气转移法”制备tas2晶体,发生如下反应tas2(s)+2i2(g) tai4(g)+s2(g)h0 (i)反应(i)的平衡常数表达式k= ,若k=1,向某恒容密闭容器中加入1mol i2(g)和足量tas2(s),i2(g)的平衡转化率为 (2)如图所示,反应(i)在石英真空管中进行,先在温度为t2的一端放入未提纯的tas2粉末和少量i2(g),一段时间后,在温度为t1的一端得到了纯净的tas2晶体,则温度t1 t2(填“”“”或“=”)。上述反应体系中循环使用的物质是 。(3)利用i2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为h2so3,然后用一定浓度的i2溶液进行滴定,所用指示剂为 ,滴定反应的离子方程式为 (4)25时,h2so3 hso3-+h+的电离常数ka=110-2mol/l,则该温度下nahso3的水解平衡常数kh= mol/l,若向nahso3溶液中加入少量的i2,则溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。解析:(1)或,通过三行式法列出平衡浓度,带入k值可以得出转化率为66.7%。(2)由所给方程式可知该反应为吸热反应,通过题意温度t2端利于反应正向进行,为高温,温度t1端利于反应向左进行,为低温,所以t1t2。i2是可以循环使用的物质.(3)因为i2遇到淀粉会变蓝色,所以可以用淀粉溶液作指示剂.离子反应:h2so3i2+h2o4h+so42-2i-.(4)ka,hso3-h2oh2so3oh-,kb1.01021.010-141.010-12,当加入少量i2时,溶液酸性增强,h+增大,但是温度不变,kb不变,则增大。答案:(1)或,66.7%(2),i2(3)淀粉溶液,h2so3i2+h2o4h+so42-2i-(4)1.010-12,增大14.(2013浙江理综27)(14分)补碳技术(主要指捕获co2)在降低温度气体排放中既有重要的作用。目前nh3和(nh4)2co3已经被用作工业补碳剂,他们与co2可发生如下可以反应:请回答下列问题:(1)h3与h1、h2之间的关系是:h3= 。(2)为研究温度对(nh4)2co3捕获co2效率的影响,在某温度t1下,将一定量的(nh4)2co3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的co2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中co2气体的浓度。然后分别在温度为t2、t3、t4、t5下,保持其它初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同的时间测得co2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:h3 (填、=或).在t1t2及t4t5二个温度区间内,容器中co2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其原因是 。反应在温度为t1时,溶液的ph随时间变化的趋势曲线图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度迅速上升到t2,并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的ph变化总趋势曲线。(3)利用反应捕获co2,在(nh4)2co3初始浓度和体积确定的情况下,提高co2吸收量的措施有 (写出2个)。(4)下列物质中也可能作为co2捕获剂的是 。anh4cl bna2co3 choch2ch2oh dhoch2ch2nh2【答案】(1)2h2-h1(2) t1t2区间,化学反应未达到平衡,温度越高,化学反应速率越快,所以co2的捕获量随温度升高而提高。t4t5区间,化学反应已达到平衡,由于正反应是放热反应,温度升高平衡向逆反应移动,所以不利于co2捕获。(3)降低温度;增加co2捕获浓度(或分压)(4)bd【解析】利用盖斯定律很容易求解。由图1知,升高温度二氧化碳浓度增大,说明平衡左移,所以正反应为放热反应;由图像可知t3为反应的平衡点,t1t2区间,化学反应未达到平衡,温度越高,化学反应速率越快,剩余的二氧化碳就越少,所以co2的捕获量随温度升高而提高。t4t5区间,化学反应已达到平衡,由于正反应是放热反应,温度升高平衡向逆反应移动,所以不利于co2捕获。温度升高平衡向逆反应移动,co2会从体系中释放出来,酸性将会减弱,直至到达新的平衡,ph趋于不变。(3)反应是放热的,降低温度有利于捕获co2;增加co2捕获浓度(或分压)有利于平衡右移。(4)凡显碱性的即可作为co2的捕获剂,b项水解显碱性,d项含有氨基也显碱性,而a项水解显酸性,c项为中性有机物。15(2013海南化学15)(9分)反应a(g) b(g) +c(g)在容积为1.0l的密闭容器中进行,a的初始浓度为0.050mol/l。温度t1和t2下a的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题:(1)上述反应的温度t1 t2,平衡常数k(t1) k(t2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)(2)若温度t2时,5min后反应达到平衡,a的转化率为70%,则:平衡时体系总的物质的量为 。反应的平衡常数k= 。反应在05min区间的平均反应速率v(a)= 。答案 (1)小于 小于 (2)0.085mol0.082mol/l0.007mol/(lmin)解析:(1)图中显示,t2时达到平衡所用时间少,速率大所以温度高;而温度越高c(a)越小,可判断反应为吸热反应,升温k将增大。(2)平衡问题的常规计算,略。16.(15分)(2013新课标卷i28)二甲醚(ch3och3)是无色气体,可作为一种新型能源,由合成气(组成为h2、co、和少量co2)直接制备二甲醚,其中主要过程包括以下四个反应: co(g)+ 2h2(g) = ch3oh(g) h1=-90.1 kjmol-1 co2(g)+ 3h2(g) = ch3oh(g)+h2o(g) h2=-49.0 kjmol-1 水煤气变换反应: co(g) + h2o (g)=co2(g)+h2(g) h3=-41.1 kjmol-1 二甲醚合成反应: 2ch3oh(g)=ch3och3(g)+h2o(g) h4=-24.5 kjmol-1 al2o3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度al2o3的主要工艺流程是 (以化学方程式表示) 分析二甲醚合成反应对于co转化率的影响。 由h2和co直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。有研究者在催化剂(含cu-zn-al-o和al2o3),压强为5.0mpa的条件下由h2和co直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中co转化率随温度升高而降低的原因是_。 二甲醚直接燃料电池具有启动快,效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池(5.93kwhkg-1),若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_。 一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生_个电子的电量;该电池理论输出电压1.20v,能量密度e=_(列式计算,能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kwh=3.6105j ) 【答案】(1)al2o3(铝土矿)+2naoh=2naalo2+h2o;naalo2+co2+2h2o=nahco3+al(oh)3; (2)消耗甲醇,促进甲醇合成反应平衡向右移,co转化率增大,生成的h2o通过水煤气反应消耗部分co (3)2co(g)+4h2(g)=ch3och3(g)+h2o(g);h=-204.7kj/mol;该反应分子数减小,压强升高平衡右移,co和h2的转化率增大,ch3och3产率增加,压强升高使co和h2的浓度增加,反应速率增大。 17.(2013海南化学14)(9分)溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料组燃剂等,回答下列问题:(1)海水提溴过程中,向浓缩的海水中通入 ,将其中的br-氧化,再用空气吹出溴;然后用碳酸钠溶液吸收溴,溴歧化为br-和bro3-,其离子方程式为 。(2)溴与氯能以共价键结合形成brcl。brcl分子中, 显正电性。brcl与水发生反应的化学方程式为 。(3)cubr2分解的热化学方程式为:2cubr2(s)=2 cubr(s)+ br2(g)h=+105.4kj/mol在密闭容器中将过量cubr2于487k下加热分解,平衡时p(br2)为4.66103pa。如反应体系的体积不变,提高反应温度,则p(br2)将会 (填“增大”、“不变”或“减小”)。如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(br2)的变化范围为 。答案 (1)cl23 br2+6 co32-+3h2o=5 br-+ bro3-+6hco3-(或3 br2+3co32-=5 br-+ bro3-+3co2)(2)br brcl+h2o=hcl+ hbro (3)增大2.33103pa p(br2)4.66103pa解析:(1)溴在碳酸钠溶液的歧化可把反应理解为,溴与水发生歧化,产生h+的被碳酸钠吸收。(2)正电性的原子或原子团结合oh形成分子,则生成hbro。(3)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,因而可提高p(br2);体积增大一倍时,p(br2)降为原来的一半,即2.33103pa,减压使平衡向气体体积数增大的方向移动,因而会大于2.33103pa;若反应物足量,可平衡恢复到原有的p(br2)。18.(2013福建理综23)(16分)利用化石燃料开采、加工过程产生的h2s废气制取氢气,既廉价又环保。(1)工业上可用组成为k2om2o32ro2nh2o的无机材料纯化制取的氢气已知元素m、r均位于元素周期表中第3周期,两种元素原子的质量数之和为27,则r的原子结构示意图为_常温下,不能与m单质发生反应的是_(填序号)a.cuso4溶液 b.fe2o3 c.浓硫酸 d.naoh e.na2co3固体(2)利用h2s废气制取氢气来的方法有多种高温热分解法已知:h2s(g)=h2+1/2s2(g)在恒温密闭容器中,控制不同温度进行h2s分解实验。以h2s起始浓度均为c moll-1测定h2s的转化率,结果见右图。图中a为h2s的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时h2s的转化率。据图计算985时h2s按上述反应分解的平衡常数k=_;说明温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因:_电化学法该法制氢过程的示意图如右。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是_;反应池中发生反应的化学方程式为_。反应后的溶液进入电解池,电解总反应的离子方程式为_。【知识点】物质结构和元素周期律,元素化合物性质,化学平衡常数以及电化学反应等知识。【答案】(1) b、e(2)温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短(或其他合理条件)增大反应物接触面积,使反应更充分【解析】(1)根据可知m、r 的化合价分别是+3、+4 价,再结合二者的质子数之和为27,可推知x是al、y是si,则si 的原子结构示意图为。al 和fe2o3 发生铝热反应的条件是高温,也不和na2co3 固体反应;(2)根据图像可知,985 时,h2s的平衡转化率为40%,我们根据三段式计算出化学平衡常数:由图可知,当温度升高时,达到平衡的时间缩短了,也就是说升高温度加快了化学反应速率;采用气、液逆流的方式进行,其目的是增大了气、液的接触面积,增大了化学反应速率,使反应更容易进行。根据反应池的结构,可知:参加反应的物质是h2s和2fecl3 ,生成物是s 单质,说此反应为氧化还原反应,所以生成的物质还有fecl2,即方程式为从反应池流出的溶液中含有fe2+ ,经过电解
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