Question

【題目】Ⅰ、鐵能形成多種價態(tài)的化合物，單質鐵能被眾多的氧化劑所氧化。

（1）將5.6g的生鐵與足量的稀鹽酸反應，生成H2的質量______0.2g(填“>”“<”“=”)，向此生鐵上滴加幾滴稀硝酸，寫出反應的離子方程式：___________________________。

（2）配制FeCl3溶液時常會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，其原因是______________________(用離子方程式表示)。室溫下配制5mol/L 200mL FeCl3溶液，至少需要添加_______mL 2mol/L的鹽酸才會不出現(xiàn)渾濁（已知室溫時Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38，忽略加入鹽酸對溶液體積的影響）。

（3）鋼鐵制品易生銹，導致其生銹的最主要原因是發(fā)生了________腐蝕；用NaOH、NaNO2等溶液對鐵制品進行鈍化處理可提高其抗腐蝕能力，下面是處理過程中所發(fā)生的一個反應：____Na2FeO2+_____NaNO2+_____H2O===_____Na2Fe2O4+_____NH3↑+_____，請完善該反應方程式。

II、硝化法是一種古老的生產硫酸的方法，同時實現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉化，主要反應為

NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)△H＝－41.8kJ·mol－1

（1）下列說法中可以說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是_________。

a. 體系內混合氣體的密度保持不變 b.

c. 容器內氣體的總壓強保持不變 d. NO體積分數(shù)不再改變

（2）某溫度下，NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的平衡常數(shù)k=2.25，該溫度下在甲、乙、丙三個體積為2L的恒容密閉容器中，投入NO2(g)和SO2(g)，其起始濃度如下表所示。

起始濃度	甲	乙	丙
c(NO2)/mol/L	0.10	0.20	0.20
c(SO2)/mol/L	0.10	0.10	0.20

①10min后，甲中達到平衡，則甲中反應的平均速率___________。

②丙達到平衡所用的時間_________(填“<”“>”“=”)10min，達到平衡后，設甲、乙、丙中SO2(g)的轉化率分別為a、b、c，則三者的大小關系為_________。

Answer 1

【答案】 < Fe3+＋3H2OFe(OH)3+3H+ 5 吸氧 6、1、5、3、1、7 NaOH bd 0.006mol/(L.min) < a=c<b

【解析】Ⅰ、(1)將5.6g的生鐵與足量的稀鹽酸反應，因生鐵中含有碳，實際Fe的質量小于5.6g，則生成H2的質量<0.2g；過量鐵溶解于少量稀硝酸生成硝酸亞鐵和NO，此反應的離子方程式為 ；3Fe+8H++2NO3- =3Fe2++2NO↑+4H2O；

(2)因Fe3+易水解，水解反應式為Fe3+＋3H2OFe(OH)3+3H+，則配制FeCl3溶液時常會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；若不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，則c(Fe3+)×C3(OH-)≤Ksp[Fe(OH)3]，代入有關數(shù)據后可求出c(OH-)≤2×10-13mol/L，c(H+)≥0.05mol/L，則加入鹽酸的體積至少為=0.005L=5mL；

(3)鋼鐵是合金，易發(fā)生吸氧腐蝕；在此氧化還原反應中，Na2FeO2化合價由+2價升為Na2Fe2O4的+3價，當2molNa2FeO2參與反應時，失去2mol電子；NaNO2做氧化劑，化合價由+3價將為NH3的-3價，當1molNaNO2參與反應時，失去6mol電子，根據得失電子數(shù)守恒可知，Na2FeO2的計量數(shù)為6，Na2Fe2O4的計量數(shù)為3，NaNO2的計量數(shù)為1，NH3的計量數(shù)為1，然后根據質量守恒可知，H2O的計量數(shù)為5，NaOH的計量數(shù)為7，反應為6Na2FeO2+NaNO2+5H2O═3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH；

II、(1)a．混合氣體的質量和體積不變，密度始終不變，無法判斷是平衡狀態(tài)，故a錯誤；b． 是平衡狀態(tài)，故b正確；c．混合氣體的總物質的量不變，體積不變，容器內壓強始終不變，無法判斷是平衡狀態(tài)，故c錯誤；d．NO體積分數(shù)不再改變，量不變，是平衡狀態(tài)，故d正確；答案為bd；

(2)①根據反應中NO2(g)和SO2(g)的起始濃度分別為0.1mol/L，設在10min達到平衡時，NO2濃度的該變量為x，根據三段式可知：
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
初始(mol/L)：0.10.1 00
△C：x xxx
平衡：0.1-x0.1-x x x
根據平衡常數(shù)為可知： = 解得x=0.06mol/L．
則平均速率v(NO2)= =0.006mol/(Lmin)；
②由于容器體積相同，且反應為氣體體積不變的反應，故按照等比加料，達到的是等效平衡，故甲和丙為等效平衡，即丙中所達的平衡狀態(tài)和甲相同，而由于丙中反應物的濃度大于甲，故反應速率比甲快，到達平衡的時間比10min短；由于甲和丙為等效平衡，故甲、丙中SO2(g)的轉化率相等，而乙相當于是向甲容器中加入NO2，據故SO2的轉化率大于甲，故三個容器中的轉化率的關系為a=c＜b。