Question

1．鐵、鋁是生活中常見(jiàn)的重要金屬材料．
高溫下煉鐵的主要反應(yīng)為：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）-Q
（1）寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$．當(dāng)混合氣體的質(zhì)量、平均分子量、密度（填物理量名稱）不變時(shí)，表明上述反應(yīng)已達(dá)到平衡．
（2）寫(xiě)出一種能提高上述反應(yīng)中氧化鐵轉(zhuǎn)化率的措施升高溫度、提高一氧化碳的濃度、及時(shí)移走二氧化碳等．取一定量鋁熱劑，在高溫下進(jìn)行鋁熱反應(yīng)：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．
（3）請(qǐng)標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．若反應(yīng)中有 1.5mol 電子轉(zhuǎn)移，可得到鐵28g．
（4）將鋁熱劑直接加到足量氫氧化鈉溶液中，有氣體生成．請(qǐng)寫(xiě)出該現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的離子方程式．2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑
（5）若將鋁熱反應(yīng)后所得固體用足量鹽酸溶解，并加入硫氰化鉀溶液，溶液不變血紅色．據(jù)此能否確認(rèn)固體中已不含氧化鐵？說(shuō)明理由．不能確認(rèn)，因?yàn)樗�得固體中有鐵，會(huì)將 Fe³⁺還原為 Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積；未反應(yīng)時(shí)是變量現(xiàn)不變說(shuō)明達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）提高氧化鐵的轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動(dòng)，所以可以通過(guò)升高溫度、提高一氧化碳的濃度、及時(shí)移走二氧化碳等方法；
（3）一氧化碳是還原劑，而氧化鐵中鐵化合價(jià)降低是氧化劑，所以電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目表示為：，由反應(yīng)方程式可知，生成1mol鐵轉(zhuǎn)移3mol的電子，所以有 1.5mol 電子轉(zhuǎn)移生成0.5mol的鐵；
（4）將鋁熱劑直接加到足量氫氧化鈉溶液中，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（5）將鋁熱反應(yīng)后所得固體用足量鹽酸溶解，并加入硫氰化鉀溶液，溶液不變血紅色說(shuō)明無(wú)鐵離子，而固體中有鐵，會(huì)將 Fe³⁺還原為 Fe²⁺，所以不能確認(rèn)，是否含氧化鐵．

解答 解：（1）平衡常數(shù)等于平衡時(shí)生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積，所以K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；未平衡時(shí)質(zhì)量、平均分子量、密度等都隨時(shí)間的變化而變化，如果氣體的質(zhì)量、平均分子量、密度不再隨時(shí)間的變化而變化說(shuō)明達(dá)平衡狀態(tài)，故答案為：K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；質(zhì)量、平均分子量、密度；
（2）提高氧化鐵的轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動(dòng)，所以可以通過(guò)升高溫度、提高一氧化碳的濃度、及時(shí)移走二氧化碳等方法，故答案為：升高溫度、提高一氧化碳的濃度、及時(shí)移走二氧化碳等；
（3）一氧化碳是還原劑，而氧化鐵中鐵化合價(jià)降低是氧化劑，所以電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目表示為：，由反應(yīng)方程式可知，生成1mol鐵轉(zhuǎn)移3mol的電子，所以有 1.5mol 電子轉(zhuǎn)移生成0.5mol的鐵，質(zhì)量為28g，故答案為：；28；
（4）將鋁熱劑直接加到足量氫氧化鈉溶液中，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子反應(yīng)方程式為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）將鋁熱反應(yīng)后所得固體用足量鹽酸溶解，并加入硫氰化鉀溶液，溶液不變血紅色說(shuō)明無(wú)鐵離子，而固體中有鐵，會(huì)將 Fe³⁺還原為 Fe²⁺，所以不能確認(rèn)，是否含氧化鐵，故答案為：不能確認(rèn)，因?yàn)樗�得固體中有鐵，會(huì)將 Fe³⁺還原為 Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了 鐵及其化合物性質(zhì)的分析判斷，氧化還原反應(yīng)電子的轉(zhuǎn)移，注意鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，題目難度中等．