Question

7．碳酸亞鐵（FeCO₃）是菱鐵礦的主要成分，將FeCO₃加熱到200℃開始分解為FeO和CO₂，若在空氣中高溫煅燒FeCO₃則生成Fe₂O₃．據(jù)報道，一定條件下Fe₂O₃可被甲烷還原為“納米級”的金屬鐵．其反應(yīng)為：Fe₂O₃（s）+3CH₄（g）?2Fe（s）+3CO（g）+6H₂（g）-Q
（1）原子序數(shù)為26的鐵元素位于元素周期表的第四周期VIII族．
（2）反應(yīng)在5L的密閉容器中進行，2min后達(dá)到平衡，測得Fe₂O₃在反應(yīng)中質(zhì)量減少4.8g．則該段時間內(nèi)H₂的平均反應(yīng)速率為0.018mol•（L•min）^-1
（3）將固定質(zhì)量的Fe₂O₃（s）和CH₄（g）置于恒溫恒壓容器中，在一定條件下反應(yīng)，能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是BCD
A、CH₄的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率                   B、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
C、v_正（CO）：v_逆（H₂）=1：2                  D、固體的總質(zhì)量不變
（4）FeO可用CO進行還原，已知：t℃時，F(xiàn)eO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）   K=0.5
若在1 L密閉容器中加入0.04 mol FeO（s），并通入x molCO，t℃時反應(yīng)達(dá)到平衡．此時FeO（s）的轉(zhuǎn)化率為50%，則x=0.06
（5）Fe₂O₃還可用來制備FeCl₃，F(xiàn)eCl₃在水溶液中的水解分三步：
Fe³⁺+H₂O?Fe（OH）²⁺+H⁺      K₁
Fe（OH）²⁺+H₂O?Fe（OH）₂⁺+H⁺  K₂
Fe（OH）₂⁺+H₂O?Fe（OH）₃ +H⁺     K₃
以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁、K₂、K₃由大到小的順序是K₁＞K₂＞K₃
通過控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合生成聚合物的離子方程式為：
xFe³⁺+yH₂O?Fe_x（OH）^（3x-y）+ _y+yH⁺
欲使平衡正向移動可采用的方法是ACD（填字母 ）．
A、加水稀釋                       B、加入少量NaCl固體
C、升溫                           D、加入少量Na₂CO₃固體

Answer 1

分析 （1）Fe元素位于第四周期第VIII族；
（2）n（Fe₂O₃）=$\frac{4.8g}{160g/mol}$=0.03mol，根據(jù)方程式知，有0.03mol氧化鐵參加反應(yīng)時有0.18mol氫氣生成，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算該段時間內(nèi)氫氣平均反應(yīng)速率；
（3）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，該物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
（4）參加反應(yīng)的n（FeO）=0.04mol×50%=0.02mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（CO）=n（CO₂）=n（FeO）=0.02mol，容器的體積為1L，則平衡時c（CO）=$\frac{x-0.02}{1}$mol/L、c（CO₂）=0.02mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.02}{x-0.02}$=0.5，據(jù)此計算x值；
（5）多元弱堿水解時，其第一步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二步，第二步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第三步；
欲使平衡正向移動，可以采用加入和氫離子反應(yīng)的物質(zhì)、加水稀釋、升高溫度的方法．

解答 解：（1）Fe元素位于第四周期第VIII族，故答案為：四；VIII；
（2）n（Fe₂O₃）=$\frac{4.8g}{160g/mol}$=0.03mol，根據(jù)方程式知，有0.03mol氧化鐵參加反應(yīng)時有0.18mol氫氣生成，v（H₂）=$\frac{\frac{0.18mol}{5L}}{2min}$=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=0.018mol•（L•min）^-1，
故答案為：0.018mol•（L•min）^-1；
（3）A、CH₄的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率時，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤；
B、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
C、v_正（CO）：v_逆（H₂）=1：2時，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D、固體的總質(zhì)量不變時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選BCD；
（4）參加反應(yīng)的n（FeO）=0.04mol×50%=0.02mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n（CO）=n（CO₂）=n（FeO）=0.02mol，容器的體積為1L，則平衡時c（CO）=$\frac{x-0.02}{1}$mol/L、c（CO₂）=0.02mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.02}{x-0.02}$=0.5，x=0.06，
故答案為：0.06；
（5）多元弱堿水解時，因為每一步水解都生成氫離子，氫離子的存在抑制水解，所以其第一步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二步，第二步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第三步，則存在K₁＞K₂＞K₃，
欲使平衡正向移動，可以采用加入和氫離子反應(yīng)的物質(zhì)、加水稀釋、升高溫度的方法，故選ACD，
故答案為：K₁＞K₂＞K₃；ACD．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、鹽類水解、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷等知識點，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，只有反應(yīng)前后改變的物理量不變時可逆反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài)，會化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算，題目難度不大．