Question

【題目】鐵及其化合物在工業(yè)上有許多用途。回答下列有關(guān)問題：

(1) FeCl3可用于金屬蝕刻、污水處理等。工業(yè)生產(chǎn)中FeCl3可由NaClO3氧化酸性FeCl2廢液（含有的溶質(zhì)為FeCl2、FeCl3、HCl）制備。

①寫出NaClO3氧化酸性FeCl2廢液的離子方程式：_______________。

②測得pH=2的FeCl2廢液中，c(Cl-)=5.3×10-2mol· L-1，c(Fe3+)=1.0×10-3mol· L-1，則c(Fe2+)=____mol· L-1，若在FeCl3的某次生產(chǎn)中處理了1m3該FeCl2廢液，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_________mol。

(2)鐵系氧化物材料在五金器材的拋光、光學(xué)儀器和玉石的磨光材料、吸波材料、半導(dǎo)體材料等方面得以廣泛應(yīng)用。在空氣中加熱FeCO3可制得鐵系氧化物材料。已知：

①4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ·mol-1；

②C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH=-393kJ·mol-1；

③2Fe(s)+2C(s) +3O2(g) =2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ·mol-1；

則在空氣中加熱FeCO3生成鐵系氧化物Fe2O3的熱化學(xué)方程式為_____________。

(3)已知在某種含鐵催化劑作用下發(fā)生下列反應(yīng)；CO(g)+3H2(g) CH4(g)+ H2O (g) ΔH<0。

一定溫度下和壓強(qiáng)條件下，把1molCO和3molH2加入到壓強(qiáng)為P0的恒壓密閉容器中，測得不同時間CO的體積分?jǐn)?shù) (CO)如下表：

t/min	0	10	20	30	40	50
(CO)	0.250	0.230	0.214	0.202	0.200	0.200

①當(dāng)______不再發(fā)生變化時（寫出一條即可），則表明CO(g)+3H2(g) CH4(g)+ H2O (g)達(dá)到平衡。

②達(dá)到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為________；若用平衡分壓代替平衡濃度，則該溫度下的平衡常數(shù)K=____（已知：氣體分壓=氣體總壓×體積分?jǐn)?shù)）。

③若下圖中表示該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。圖中溫度T1、T2、T3由高到低的順序是______________。

Answer 1

【答案】 ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 2.0×10-2 20 4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) ΔH=-260kJ·mol-1 混合氣體的密度或混合氣體的平均相對分子質(zhì)量或任一組分的體積分?jǐn)?shù)等 33.3%或1/3 0.231/P02 T1>T2>T3

【解析】（1）①本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，NaClO3中Cl化合價由＋5價→－1價，化合價降低6價，F(xiàn)e2＋被氧化成Fe3＋，化合價升高1價，最小公倍數(shù)為6，由：ClO3－＋6Fe2＋→Cl－＋6Fe3＋，溶液顯酸性，根據(jù)原子守恒，離子方程式為：ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋=Cl－＋6Fe3＋＋3H2O；②本題考查化學(xué)計算，從電荷守恒和得失電子數(shù)目守恒入手，根據(jù)電荷守恒，2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)=c(Cl－)，代數(shù)數(shù)值，c(Fe2＋)=2×10－2mol·L－1，F(xiàn)e2＋轉(zhuǎn)化成Fe3＋，失去1mol電子，因此溶液中共轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1×103×2×10－2×1mol=20mol；（2）本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，①＋4×②－③×2得出：4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H=(－1648－4×393＋2×1480)kJ·mol－1=－260kJ·mol－1；（3）本題考查達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡的計算、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，①反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，因此當(dāng)氣體物質(zhì)的量不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡；根據(jù)密度的定義，是恒壓狀態(tài)，氣體體積改變，即當(dāng)密度不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡；根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，當(dāng)某一組分的體積分?jǐn)?shù)不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡等；②CO(g)+3H2(g) CH4(g)+ H2O (g)

起始： 1 3 0 0

變化： x 3x x x

平衡： 1－x 3－3x x x ，達(dá)到平衡時，CO的體積分?jǐn)?shù)為0.2，即有(1－x)/(1－x＋3－3x＋x＋x)=0.2，解得x=1/3，CO的轉(zhuǎn)化率為1/3，達(dá)到平衡氫氣的體積分?jǐn)?shù)為(3－3x)/(4－2x)=3/5，同理CH4的體積分?jǐn)?shù)為1/10，H2O的體積分?jǐn)?shù)為1/10，是恒壓狀態(tài)，CO的氣體分壓是P0×0.2，H2的氣體分壓是3P0/5，CH4、H2O的氣體分壓是P0/10，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K=p(CH4)×p(H2O)/根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K=p(CH4)×p(H2O)/[p3(H2)×p(CO)],代入數(shù)值，K=0.231/P0；③正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低，即T1>T2>T3。