Question

12．鐵在工業(yè)和生活中都具有非常重要的應(yīng)用．某含鐵化合物W，為探究其成分，化學(xué)興趣小組的同學(xué)取化合物W粉末進行試驗．經(jīng)組成分析，該粉末除Fe外還有O和另一未知元素共三種元素．另取2.22g化合物W的粉末溶于適量稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，恰好完全反應(yīng)．過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色粉末1.60g；將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)灼燒可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽7.10g．請回答：
（1）則另一未知元素為Na（填化學(xué)式）．
（2）①該化合物W的化學(xué)式為NaFeO₂．
②該化合物W與適量稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaFeO₂+4H₂SO₄=Na₂SO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O．
（3）草酸鈷是廣泛應(yīng)用于磁性材料、電池材料、及超硬材料等領(lǐng)域．某研究小組在實驗室探究CoC₂O₄分解反應(yīng)的平衡常數(shù)．將一定量純凈的CoC₂O₄粉末置于特制的密閉真空容器中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達(dá)到分解的平衡：
CoC₂O_4（S）?CoO_（S）+CO_（g）+CO_2（g）
實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表：

溫度/℃	240	250	260	270
平衡總壓強/kp	5.7	8.3	12.0	17.1
平衡總濃度/mol•L-1	2.4×10-3	3.4×10-3	4.8×10-3	6.8×10-3

由表中數(shù)據(jù)，列式計算250℃時CoC₂O₄分解平衡常數(shù)2.89×10^-6． 該反應(yīng)的焓變△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）溫度加熱至350℃，CO₂的體積分?jǐn)?shù)開始發(fā)生變化，體積分?jǐn)?shù)和溫度的關(guān)系如下：
試畫出CO的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高的曲線

Answer 1

分析 該粉末除Fe外還有O和另一未知元素共三種元素．另取2.22g化合物W的粉末溶于適量稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，n（NaOH）=$\frac{3.20g}{40g/mol}$=0.08mol，恰好完全反應(yīng)．過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，物質(zhì)的量n（Fe₂O₃）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$=0.01mol，n（Fe）=0.02mol，將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)灼燒可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽7.10g，判斷只能是Na₂SO₄，物質(zhì)的量n（Na₂SO₄）=$\frac{7.10g}{142g/mol}$=0.05mol，n（Na）=0.05mol×2-0.08=0.02mol，多余的鈉元素來源于含鐵化合物W，說明另一種元素為Na，n（Na）：n（Fe）：n（O）=0.02：0.02：$\frac{2.22g-0.02mol×23g/mol-0.02mol×56g/mol}{16g/mol}$=1；1；2，則W化學(xué)式為NaFeO₂，
（1）分析可知另一種元素為Na；
（2）①該化合物W的化學(xué)式為NaFeO₂；
②化合物W與適量稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸鈉和水；
（3）先根據(jù)反應(yīng)CoC₂O_4（S）?CoO_（S）+CO_（g）+CO_2（g），可知平衡時容器內(nèi)氣體的濃度之比為1：1，由總濃度求出CO_（g）+CO_2（g）的平衡濃度，最后代入平衡常數(shù)的表達(dá)式來計算，根據(jù)溫度變化對氣體總壓強的影響判斷反應(yīng)熱情況；
（4）溫度加熱至350℃，CO₂的體積分?jǐn)?shù)開始發(fā)生變化，隨溫度升高平衡正向進行，二氧化碳和一氧化碳總量不變，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)增大，則一氧化碳體積分?jǐn)?shù)減��；

解答 解：（1）該粉末除Fe外還有O和另一未知元素共三種元素．另取2.22g化合物W的粉末溶于適量稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，n（NaOH）=$\frac{3.20g}{40g/mol}$=0.08mol，恰好完全反應(yīng)．過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，物質(zhì)的量n（Fe₂O₃）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$=0.01mol，n（Fe）=0.02mol，將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)灼燒可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽7.10g，判斷只能是Na₂SO₄，物質(zhì)的量n（Na₂SO₄）=$\frac{7.10g}{142g/mol}$=0.05mol，n（Na）=0.05mol×2-0.08=0.02mol，多余的鈉元素來源于含鐵化合物W，說明另一種元素為Na，
故答案為：Na；
（2）①另取2.22g化合物W的粉末溶于適量稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，n（NaOH）=$\frac{3.20g}{40g/mol}$=0.08mol，恰好完全反應(yīng)．過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色粉末1.60g為Fe₂O₃，物質(zhì)的量n（Fe₂O₃）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$=0.01mol，n（Fe）=0.02mol，將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)灼燒可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽7.10g，判斷只能是Na₂SO₄，物質(zhì)的量n（Na₂SO₄）=$\frac{7.10g}{142g/mol}$=0.05mol，n（Na）=0.05mol×2-0.08=0.02mol，多余的鈉元素來源于含鐵化合物W，說明另一種元素為Na，n（Na）：n（Fe）：n（O）=0.02：0.02：$\frac{2.22g-0.02mol×23g/mol-0.02mol×56g/mol}{16g/mol}$=1；1；2，則W化學(xué)式為NaFeO₂，
故答案為：NaFeO₂；
②化合物W與適量稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸鈉和水，與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaFeO₂+4H₂SO₄=Na₂SO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O，
故答案為：2NaFeO₂+4H₂SO₄=Na₂SO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
（3）先根據(jù)反應(yīng)CoC₂O_4（S）?CoO_（S）+CO_（g）+CO_2（g），可知平衡時容器內(nèi)氣體的濃度之比為1：1，由總濃度為3.4×10^-3 ，求出CO_（g）、CO_2（g）的平衡濃度為1.7×10^-3mol/L，最后代入平衡常數(shù)的表達(dá)式來計算K=c（CO）c（CO₂）=1.7×10^-3mol/L×1.7×10^-3mol/L=2.89×10^-6，根據(jù)溫度變化對氣體總壓強的影響判斷反應(yīng)熱情況，隨溫度升高氣體壓強增大，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)可知升溫平衡正向進行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)焓變△H＞0，
故答案為：2.89×10^-6；＞；
（4）溫度加熱至350℃，CO₂的體積分?jǐn)?shù)開始發(fā)生變化，隨溫度升高平衡正向進行，二氧化碳和一氧化碳總量不變，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)增大，則一氧化碳體積分?jǐn)?shù)減小，圖象變化為見右圖 ，
故答案為：；

點評 本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、計算能力、設(shè)計實驗?zāi)芰Φ�，題目較難，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與靈活運用知識解決問題的能力．