Question

鐵元素及其化合物與人類的生產生活息息相關，回答下列問題
（1）鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型水處理劑，它有比高錳酸鉀更強的氧化性，在水中反應被還原為Fe³⁺．
①鐵酸鈉中鐵元素的化合價為______．
②鐵酸鈉用于水處理，除了能消毒殺菌外，還可以像明礬（KAl（SO₄）₂）一樣起到凈水作用，請說明明礬的凈水原理：______．（用離子方程式表示）
（2）反應ⅠFe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，平衡常數為K；
反應ⅡCO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ?mol^-1測得在不同溫度下，K值如下：

溫度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

①寫出反應Ⅰ的K的表達式______．
②反應Ⅰ中的a______0（填大于、小于、等于）．
③若500℃時進行反應Ⅰ，CO₂起始濃度為2mol?L^-1，CO的平衡濃度為______mol?L^-1．
④700℃反應Ⅰ達到平衡，要使得該平衡向右移動，其它條件不變時，可以采取的措施有______（填序號）．
A．縮小反應器體積                          B．通入CO₂
C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑
⑤由反應Ⅰ和Ⅱ可求得，反應2Fe（s）+O₂（g）=2FeO（s）的△H=______kJ?mol^-1．
（3）鐵紅是一種紅色顏料，其成份是Fe₂O₃．將一定量的鐵紅溶于160mL 5mol?L^-1鹽酸中，再加入一定量鐵粉恰好完全溶解，收集到氣體2.24L（標準狀況），經檢測，溶液中無Fe³⁺，則參加反應的鐵粉的質量為______g．

Answer 1

（1）①令鐵酸鈉（Na₂FeO₄）中鐵元素的化合價為n，則1×2+n+（-2）×4=0，解得n=+6，故答案為：+6；
②Al³⁺水解形成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體具有吸附性，可以凈水，離子方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（2）①平衡常數為產物濃度系數次冪的乘積與反應物濃度系數次冪的乘積的比值，所以平衡常數k=

c(CO)

c(CO2)

，故答案為：k=

c(CO)

c(CO2)

；
②由表中數據可知，溫度越高平衡常數越大，即升高溫度平衡向正反應方向進行，溫度升高平衡向吸熱方向進行，所以正反應為吸熱反應，即a＞0，故答案為：大于；
③令CO平衡濃度為cmol/L，根據三段式求出平衡時，反應混合物氣體各組分的平衡濃度，
       Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
開始（mol/L）：2                   0 
變化（mol/L）：c                   c
平衡（mol/L）：2-c                 c
所以

c

2-c

=1，解得c=1，
故答案為：1mol/L；
④A、縮小體積，壓強增大，反應前后體積不變，改變壓強不影響平衡，故A錯誤；
B、通入二氧化碳，二氧化碳濃度增大，平衡向其濃度減小的方向移動，即向正反應移動，故B正確；
C、該反應正反應為吸熱反應，升高溫度平衡向吸熱方向移動，即向正反應進行，故C正確；
D、使用催化劑，加快反應速率，不影響平衡移動，故D錯誤．
故選：BC；
⑤已知：反應ⅠFe（s）+CO₂（g）=FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，
反應ⅡCO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ?mol^-1，
所以，反應Ⅰ+反應Ⅱ得：Fe（s）+

1

2

O₂（g）=FeO（s）△H=（a+b）kJ?mol^-1，
即2Fe（s）+O₂（g）=2FeO（s）△H=2（a+b）kJ?mol^-1，
故答案為：2（a+b）kJ?mol^-1；
（3）氫氣的物質的量為  

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，
 Fe～～～～2HCl～～～H₂，
 0.1mol   0.2mol    0.1mol
根據氯原子守恒，所以氯化鐵的物質的量為

1

3

×（0.16L×5mol/L-0.2mol）=0.2mol，
 Fe～～～2FeCl₃
0.1mol   0.2mol
所以參加反應的鐵粉的質量為（0.1mol+0.1mol）×56g/mol=11.2g，
故答案為：11.2g．