Question

【題目】我們的生活離不開鐵元素。從古至今，鐵及其化合物在人類生產生活中的作用發生了巨大變化。

（1）古代中國四大發明之一的司南是由天然磁石制成的，其主要成分是______（填化學式）。

（2）現代利用鐵的氧化物循環裂解水制氫氣的過程如下圖所示。

①已知：3FeO（s）+CO2（g） Fe3O4（s）+CO（g）△H1═ —19.3kJmol﹣1

Fe3O4（s）+H2（g）3FeO（s）+H2O（g）△H2═+57.2kJmol﹣1

C（s）+CO2（g）2CO（g）△H3═ +172.4kJmol﹣1

鐵氧化物循環裂解水制氫氣總反應的熱化學方程式是

C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═_____________ 。

②整個過程與溫度密切相關，當溫度低于570℃時，Fe3O4（s）和CO（g）反應得到的產物是Fe（s）和CO2（g），阻礙循環反應的進行。下圖表示其他條件一定時，Fe3O4（s）和CO（g）反應達平衡時CO（g）的體積百分含量隨溫度的變化關系。

i．反應Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g）△H______0（填“＞”、“＜”或“=”），理由是______。

ii．在低于570℃的某溫度時，發生上述反應，增加CO濃度，C(CO)/C(CO2)比值_______(填“增大”“減小”“不變”)。

（3）①18世紀有一個名叫狄斯巴赫的德國人，他是制造和使用涂料的工人，因此對各種有顏色的物質都感興趣。他實驗合成出古老而神奇的藍色染料普魯士藍。他的合成方法如下：

復分解反應ii的化學方程式為______。

②利用普魯士藍合成原理也可以用于檢測食品中CN﹣，通過試紙變藍與否則證明食品中含有CN﹣，檢測過程方案如下：

FeSO4堿性試紙用于檢測HCN的工作原理為__________________________。

Answer 1

【答案】 Fe3O4 +134.5 kJmol﹣1 ＜ 當其他條件一定時，溫度升高，CO的體積百分含量增大，可逆反應Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g） 逆向移動，故△H＜0 不變 3K4Fe(CN)6 + 4FeCl3 = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl 堿性條件下，Fe2+與CN﹣結合生成[Fe(CN)6]4-；Fe2+被空氣中O2氧化生成Fe3+；[Fe(CN)6]4- 與Fe3+反應生成普魯士藍使試紙顯藍色

【解析】（1）古代中國四大發明之一的司南是由天然磁石制成的，磁鐵成分主要是四氧化三鐵，化學式為Fe3O4；（2）①Ⅰ．Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）△H1═-19.3kJmol﹣1

Ⅱ. Fe3O4（s）+H2（g）3FeO（s）+H2O（g）△H2═+57.2kJmol﹣1

Ⅲ．C（s）+CO2（g）2CO（g）△H3═+172.4kJmol﹣1

依據蓋斯定律計算Ⅲ-Ⅰ-Ⅱ得到鐵氧化物循環裂解水制氫氣總反應的熱化學方程式；C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═+134.5 kJmol﹣1；②i．當溫度低于570℃時，Fe3O4（s）和CO（g）反應得到的產物是Fe（s）和CO2（g），阻礙循環反應的進行，圖象分析可知，隨溫度升高CO體積分數增大，說明達到平衡狀態后，升溫平衡逆向進行，正反應為放熱反應，△H＜0；ii．低于570°C某溫度時，發生反應Fe3O4（s）+4CO（g）3Fe（s）+4CO2（g），該反應的平衡常數表達式為K=C4(CO2)/C4(CO)，平衡常數僅受溫度影響，溫度變，平衡常數變，溫度不變，平衡常數不變，溫度不變時C(CO2)/C(CO)不變，不受CO濃度影響，則C(CO) / C(CO2)不變；（3）①[Fe(CN)6]4-和Fe3+反應生成Fe4[Fe(CN)6]3藍色沉淀，反應的化學方程式為：3K4Fe(CN)6 + 4FeCl3 = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl；②基于普魯士藍合成原理可檢測食品中CN﹣，堿性條件下，Fe2+與CN﹣結合生成[Fe(CN)6]4-；Fe2+被空氣中O2氧化生成Fe3+；[Fe(CN)6]4-與Fe3+反應生成普魯士藍使試紙顯藍色。