Question

7．研究鐵及其化合物對(duì)生產(chǎn)生活具有重要的意義．
（1）已知25℃，101kPa時(shí)：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO₃在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe₂O₃的熱化學(xué)方程式是4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol．
（2）一定條件下鐵可以和CO₂發(fā)生反應(yīng)：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)（K）與溫度（T）的關(guān)系如圖甲所示：

①該反應(yīng)△H＞0（填“＜”或“＞”）．
②下列措施中能使平衡時(shí)c（CO）/c（CO₂）增大的是A（填序號(hào)）．
A．升高溫度        B．增大壓強(qiáng)       C．充入一定量CO      D．再加入一些鐵粉
③一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO₂氣體，反應(yīng)過(guò)程中CO₂氣體和CO氣體的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，8分鐘內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.0625mol/（L•min）．計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.5．
（3）鐵的重要化合物高鐵酸鈉是一種飲用水消毒劑，具有氧化能力強(qiáng)、安全性好等優(yōu)點(diǎn)．
①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，則電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應(yīng)：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①圖象甲中平衡常數(shù)曲線隨溫度升高增大，說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
②當(dāng)能使平衡時(shí)c（CO）/c（CO₂）增大，則平衡正向移動(dòng)；
③Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量           0.7                0
變化量           0.5               0.5
平衡量           0.2                0.5
結(jié)合速率計(jì)算及K表達(dá)式計(jì)算；
（3）①Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，陽(yáng)極上Fe失去電子；
②在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，只有鈉離子實(shí)際不參加反應(yīng)．

解答 解：（1）發(fā)生反應(yīng)：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
已知：①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-③×2+②×④可得4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g），故△H=-1648kJ/mol-2×（-1480kJ/mol）+4×（-393kJ/mol）=-260kJ/mol，
故反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol，
故答案為：4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol；
（2）①圖象甲中平衡常數(shù)曲線隨溫度升高而增大，說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0，故答案為：＞；
②Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），反應(yīng)前后是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，
A．升高溫度，平衡正向移動(dòng)，則c（CO）/c（CO₂）增大，故A正確；        
B．增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，c（CO）/c（CO₂）不變，故B錯(cuò)誤；       
C．充入一定量CO，平衡時(shí)c（CO）/c（CO₂）不變，故C錯(cuò)誤；      
D．再加入一些鐵粉，平衡不移動(dòng)，c（CO）/c（CO₂）不變，故D錯(cuò)誤；
故答案為：A；
③Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量           0.7                0
變化量           0.5               0.5
平衡量           0.2                0.5
8分鐘內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=$\frac{0.5mol/L}{8min}$=0.0625mol/（L•min），
K=$\frac{0.5}{0.2}$=2.5，
故答案為：0.0625mol/（L•min）；2.5；
（3）①Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，陽(yáng)極上Fe失去電子，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；      
②在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，離子反應(yīng)為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算、電解原理應(yīng)用等，為高考常見(jiàn)題型，把握物質(zhì)的性質(zhì)及反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度不大．