Question

鐵及其化合物在生產、生活中有廣泛應用。請回答下列問題：

（1）水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應是：3Fe^2＋＋2S₂O₃^2-＋O₂＋xOH^－→Fe₃O₄↓＋S₄O₃^2-＋2H₂O

①上述離子方程式中x＝________；

②每生成1 mol Fe₃O₄，反應轉移的電子為________mol；

（2）某高效凈水劑可由Fe（OH）SO₄聚合得到。工業上以FeSO₄、NaNO₂和稀硫酸為原料來制備Fe（OH）SO₄，反應中有NO生成，化學方程式為　　　　　　　。

高爐煉鐵過程中發生的主要反應為：Fe₂O₃（s）+ CO（g）   Fe（s）+CO₂（g）+Q

已知該反應在不同溫度下的平衡常數如下：

溫度/℃	1000	1115	1300
平衡常數	4.0	3.7	3.5

 

（3）該反應的平衡常數表達式K=_              ；Q     0（填“>”、“<”或“=”）；

（4）欲提高上述反應中CO的平衡轉化率，可采取的措施是              ；

A．提高反應溫度         B．移出部分CO₂

C．加入合適的催化劑     D．減小容器的容積

（5）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0 mol，此時v_正              v_逆（填“等于”、“大于”或“小于”）。經過l0 min，在1000℃達到平衡，則該時間范圍內反應的平均反應速率v （CO₂）=               。

 

Answer 1

【答案】

（1）4、4

（2）2FeSO₄ + 2NaNO₂ + H₂SO₄ =2Fe（OH） SO₄ + Na₂SO₄ + 2NO↑

（3）      >

（4）B

（5）大于、  0.006 mol/（L·min）

【解析】

試題分析：（1）①根據電荷守恒可知：X=4，②由方程式可得：每生成1 mol Fe₃O₄，反應轉移的電子為4mol；

（2）工業上以FeSO₄、NaNO₂和稀硫酸為原料來制備Fe（OH）SO₄的方程式為2FeSO₄ + 2NaNO₂ + H₂SO₄ =2Fe（OH） SO₄ + Na₂SO₄ + 2NO↑。

（3）高爐煉鐵過程中發生的主要反應的化學平衡常數為。由于升高溫度K減小，說明升高溫度化學平衡向逆反應方向移動，逆反應方向是吸熱反應，所以正反應為放熱反應，所以Q>0.

（4）A升高溫度化學平衡向逆反應方向移動，CO的平衡轉化率降低。錯誤。B移出部分CO₂，即減小生成物的濃度，平衡向正反應方向移動，CO的平衡轉化率提高。正確。C．加入合適的催化劑 ，對化學平衡無影響，因此CO的平衡轉化率不變。錯誤。D．減小容器的容積即增大壓強。由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應，所以改變壓強化學平衡不移動，CO的平衡轉化率不變。錯誤。故正確選項為B。

（5）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0 mol，因為C（CO） :C（CO₂） =1<4.0,所以V_正>V_逆。C（CO） （開始）= 0.1mol/L, C（CO₂）（開始） =0.1mol/L,假設在反應過程中ΔC（CO）=X,則平衡時C（CO） （平衡）=（ 0.1-X） mol/L, C（CO₂） （平衡）=（ 0.1+X） mol/L，C（CO₂） （平衡）：C（CO） （平衡）= （ 0.1+X） mol/L：（ 0.1-X） mol/L=4.0，解得X=0.06mol/L. 所以在該時間范圍內反應的平均反應速率v （CO₂）= 0.06mol/L÷10L=0.006mol/（L·min）.

考點：考查離子方程式的配平、氧化還原反應中的電子轉移、化學平衡常數的表達式、平衡狀態的判斷、外界條件對化學平衡的影響等知識。