Question

4．鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用．請回答下列問題：
（一）高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下：

溫度/℃	1000	1115	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）欲提高上述反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是B．
A．提高反應(yīng)溫度             
B．移出部分CO₂
C．加入合適的催化劑                
D．減小容器的容積
（3）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此時υ_正＞υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．經(jīng)過10min，在1000℃達到平衡，則該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ（CO₂）=0.006 mol•L^-1•min^-1．
（二）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．
（4）一定條件下Fe（OH）₃與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K₂FeO₄，其中反應(yīng)的氧化劑是KClO；生成0.5mol K₂FeO₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1.5mol．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體的濃度為常數(shù)，不需要寫固體、純液體；
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)移動，但不能增大CO的用量，結(jié)合選項根據(jù)平衡移動原理分析；
（3）據(jù)Qc和K的關(guān)系確定平衡的建立方向；令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol，利用三段式表示出平衡時CO₂的物質(zhì)的量，進而計算CO₂的濃度變化量，利用v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO₂）；
（4）Fe（OH）₃與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K₂FeO₄，F(xiàn)e元素的化合價升高，則Cl元素的化合價降低，還生成KCl，同時生成水，結(jié)合元素的化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)．

解答 解：（1）反應(yīng)：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；＜；
（2）A．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故錯誤；
B．移出部分CO₂，平衡向正反應(yīng)移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
C．加入合適的催化劑，平衡不移動，故錯誤；
D．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故錯誤；
故選B；
（3）令平衡時CO₂的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
                       $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）

開始（mol）：1                                1
變化（mol）：n                                 n
平衡（mol）：1-n                             n+1
所以$\frac{n+1}{1-n}$=4，解得n=0.6，開始Qc=1＜4=K，所以反應(yīng)正向進行建立平衡，
所以v（CO₂）=$\frac{\frac{0.6mol}{10L}}{10min}$mol•L^-1•min^-1=0.006 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：＞；0.006 mol•L^-1•min^-1；
（4）Fe（OH）₃與KClO在KOH溶液中反應(yīng)可制得K₂FeO₄，F(xiàn)e元素的化合價升高，則Cl元素的化合價降低，還生成KCl，同時生成水，該反應(yīng)為2Fe（OH）₃+3KClO+4KOH═2K₂FeO₄+3KCl+5H₂O，其中反應(yīng)的氧化劑是KClO，由Fe元素的化合價變化可知，生成2molK₂FeO₄轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為6mol，生成0.5mol K₂FeO₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1.5mol
故答案為：KClO；1.5．

點評 本題考查化學平衡的有關(guān)計算、化學反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)等，難度中等，注意掌握化學平衡常數(shù)的應(yīng)用：1、用來判斷反應(yīng)進行的程度，2、判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)，3、判斷反應(yīng)進行的方向，4、用來計算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率．