Question

【題目】碳酸亞鐵（FeCO3）是菱鐵礦的主要成分，將FeCO3加熱到200℃開始分解為FeO和CO2，若在空氣中高溫煅燒FeCO3則生成Fe2O3。據(jù)報(bào)道，一定條件下Fe2O3可被甲烷還原為“納米級”的金屬鐵。其反應(yīng)為：Fe2O3(s) + 3CH4(g) 2Fe(s) + 3CO(g) + 6H2(g)-Q

（1）原子序數(shù)為26的鐵元素位于元素周期表的第________周期__________族。

（2）反應(yīng)在5L的密閉容器中進(jìn)行，2min后達(dá)到平衡，測得Fe2O3在反應(yīng)中質(zhì)量減少4.8g。則該段時(shí)間內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為____________________。

（3）將固定質(zhì)量的Fe2O3(s)和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分子質(zhì)量不變

C、v正(CO)：v逆(H2)=1︰2

D、固體的總質(zhì)量不變

（4）FeO可用CO進(jìn)行還原，已知：t℃時(shí)， FeO(s) +CO(g) Fe(s) + CO2(g) K＝0.5若在1 L密閉容器中加入0.04 mol FeO(s)，并通入x molCO，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＝__________________________。

（5）Fe2O3還可用來制備FeCl3 ，FeCl3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

以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K1、K2、K3由大到小的順序是____________________。

（6）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++yH2OFex(OH)(3x-y)+ y+yH+，欲使平衡正向移動可采用的方法是_________________________（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

Answer 1

【答案】四 VIII 0.018mol（Lmin）-1 BCD 0.06 K1>K2>K3 ACD

【解析】

(1) Fe元素位于第四周期第VIII族；

(2) n(Fe2O3)=，根據(jù)方程式知，有0.03mol氧化鐵參加反應(yīng)時(shí)有0.18mol氫氣生成，根據(jù)v=，計(jì)算該段時(shí)間內(nèi)氫氣平均反應(yīng)速率；

(3)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，該物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；

(4)參加反應(yīng)的n(FeO)=0.04mol×50%=0.02mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n(CO)=n(CO2)=n(FeO)=0.02mol，容器的體積為1L，則平衡時(shí)c(CO)=， c(CO2)=0.02mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K==0.5，據(jù)此計(jì)算x值；

(5)多元弱堿水解時(shí)，其第一步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二步，第二步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第三步；

(6)欲使平衡正向移動，可以采用加入和氫離子反應(yīng)的物質(zhì)、加水稀釋、升高溫度的方法。

(1)Fe元素位于第四周期第VIII族，故答案為：四；VIII；

(2) n(Fe2O3)=，根據(jù)方程式知，有0.03mol氧化鐵參加反應(yīng)時(shí)有0.18mol氫氣生成，根據(jù)v=，故答案為：0.018mol(Lmin)1；

(3)A. CH4的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率時(shí)，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，A項(xiàng)錯誤；

B. 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)正確；

C. v正(CO):v逆(H2)=1:2時(shí)，同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C項(xiàng)正確；

D. 固體的總質(zhì)量不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；故答案為：BCD；

(4) 參加反應(yīng)的n(FeO)=0.04mol×50%=0.02mol，根據(jù)方程式知，參加反應(yīng)的n(CO)=n(CO2)=n(FeO)=0.02mol，容器的體積為1L，則平衡時(shí)c(CO)=， c(CO2)=0.02mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K==0.5解得x=0.06，故答案為：0.06；

(5)多元弱堿水解時(shí)，因?yàn)槊恳徊剿�解都生成氫離子，氫離子的存在抑制水解，所以其第一步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二步，第二步水解程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第三步，則存在K1>K2>K3，故答案為：K1>K2>K3；

(6)欲使平衡正向移動，可以采用加入和氫離子反應(yīng)的物質(zhì)、加水稀釋、升高溫度的方法，故選ACD，故答案為：ACD。