【題目】碳酸亞鐵(FeCO3)是菱鎂礦的主要成分,將FeCO3加熱到200℃開始分解為FeO和CO2,若在空氣中高溫煅燒FeCO3生成Fe2O3。

I.已知25℃,101kPa時(shí):4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H=-1648kJ/mol

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=-393 kJ/mol 2FeCO3(s)=2Fe(s)+ 3O2(g) △H=+148OkJ/mol

(1)請(qǐng)寫出FeCO3在空氣中煅燒生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式_______。

Ⅱ.生成的FeO和Fe2O3在一定條件下被還原為金屬鐵。

(2)據(jù)報(bào)道一定條件下Fe2O3可被甲烷還原為“納米級(jí)”的金屬鐵。其反應(yīng)為:

Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) △H>0

① 原子序數(shù)為26的鐵元素位于元素周期表的第_______周期。

②反應(yīng)在5L的密閉容器中進(jìn)行,2min后達(dá)到平衡,測(cè)得Fe2O3在反應(yīng)中質(zhì)量消耗4.8g。則該段時(shí)間內(nèi)用H2表達(dá)的平均反應(yīng)速率為____________。

③將一定量的Fe2O3(s)和一定量的CH4(g)置于恒溫恒壓容器中,在一定條件下反應(yīng),能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。

a.CH4的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率 b.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

c.v(CO):v(H2)=1:2 d.固體的總質(zhì)量不變

(3)FeO可用CO進(jìn)行還原,已知:t℃時(shí),F(xiàn)eO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),K=0.5,若在1L密閉容器中加入0.04mol FeO(s),并通入xmolCO,t℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。此時(shí)FeO(s)的轉(zhuǎn)化率為50%,則x=_______。

Ⅲ. Fe2O3還可用來制備FeCl3,F(xiàn)eCl3在水溶液中的水解分三步:

Fe3++H2OFe(OH)2++H+ K1

Fe(OH)2++ H2OFe(OH)2++H+ K2

Fe(OH)2++ H2OFe (OH)3+H+ K3

(4)以上水解反應(yīng)的平衡常效K1、K2、K3由大到小的順序是_______。通過控制條件,以上水解產(chǎn)物聚合生成聚合物的離子方程式為:xFe3++yH2O===Fex(OH)y(3x-y)++yH+

欲使平衡正向移動(dòng)可采用的方法是__________(填字母)

a.加水稀釋 b.加入少量NaCl固體 c.升溫 d.加入少量Na2CO3固體

【答案】(1) 4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g) △H=-260kJ/mol (2)①四 ②0.018mol/(L·min) ③ bcd (3)0.06 (4)K1>K2>K3 acd

【解析】(1)①4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△H=﹣1648kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣393kJ/mol

③2FeCO3(s)=2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)△H=+1480kJ/mol,

根據(jù)蓋斯定律計(jì)算③×2+②×4+①得到FeCO3在空氣中煅燒生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式:4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=﹣260 kJ/mol;

(2)①原子序數(shù)為26的鐵元素位于元素周期表的第四周期(26-2-8-8=8,第四周期有18種元素);

②Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)

1mol 6mol

n

n=0.18mol

氫氣表示的反應(yīng)速率=

③a.CH4的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率,都是代表正反應(yīng)方向,故不能說明正逆反應(yīng)速率相同,錯(cuò)誤;b.反應(yīng)前后氣體質(zhì)量增大一倍,氣體體積增大兩倍,當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變是反應(yīng)沒達(dá)到平衡狀態(tài),正確;c.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,為正反應(yīng)速率之比,v(CO):v(H2)=1:2,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;d.反應(yīng)中氧化鐵轉(zhuǎn)化為鐵固體質(zhì)量減少,若固體總質(zhì)量不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;答案為:bcd;

(3) FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)

開始時(shí)物質(zhì)的量:0.04 x 0

改變的物質(zhì)的量:0.02 x-0.02 0.02

平衡時(shí)物質(zhì)的量:0.02 x-0.02 0.02

則:,解得:x=0.06;

(4)鐵離子的水解分為三步,且水解程度逐漸減弱,所以水解平衡常數(shù)逐漸減小,則K1>K2>K3;a.加水稀釋,則水解平衡正向移動(dòng);b.加入氯化鈉,氯化鈉溶液為中性,平衡不移動(dòng);c.因?yàn)樗鉃槲鼰岱磻?yīng),所以升溫,平衡正向移動(dòng);d.加入碳酸鈉,則消耗氫離子,所以氫離子濃度降低,平衡正向移動(dòng)。答案選acd。

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①滴定前讀數(shù)正確,滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)仰視_________________

②裝待測(cè)液前,錐形瓶內(nèi)殘留少量蒸餾水_______________

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