Question

9．鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用，如高鐵酸鉀（K₂FeO₄）具有極強(qiáng)的氧化性，是一種優(yōu)良的水處理劑；又知高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）+Q kJ，下表中是該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)：

溫度/℃	1000	1115	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；Q＞0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）在一個(gè)容積為10L的密閉容器中，1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此時(shí)υ_正＞υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．經(jīng)過10min，在1000℃達(dá)到平衡，則該時(shí)間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ（CO₂）=0.006mol/（L•min）；
（3）已知：4FeO₄^2-+10H₂O?4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂． K₂FeO₄在處理水的過程中所起的作用有殺菌消毒、凈水（吸附懸浮物）；
（4）高鐵酸鉀水溶液中FeO₄^2-的存在形態(tài)及它們的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨pH的變化如圖所示：
（1）pH=2時(shí)溶液存在如下等量關(guān)系：c（K⁺）=2c（H₂FeO₄）+2c（H₃FeO₄⁺）+2c（HFeO₄^-）；
（2）向pH=6的溶液中加入KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，純固體不能列入表達(dá)式中，由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越小；
（2）1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，Qc=$\frac{0.1mol/L}{0.1mol/L}$=1＜K=4.0，平衡正向移動(dòng)；
      $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
開始                        0.1                          0.1
轉(zhuǎn)化                          x                            x
平衡                       0.1-x                         x+0.1
則$\frac{x+0.1}{0.1-x}$=4.0，解得x=0.06mol/L，
結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（3）K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，還原產(chǎn)物鐵離子水解生成膠體；
（4）①pH=2時(shí)，K₂FeO₄溶液中陰離子為H₃FeO₄⁺、HFeO₄^-，還存在H₂FeO₄；
②pH=6的溶液中加入KOH溶液，KOH與HFeO₄^-反應(yīng)．

解答 解：（1）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，純固體不能列入表達(dá)式中，則K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，由表格數(shù)據(jù)可知，溫度越高，K越小，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，Q＞0，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；＞；
（2）1000℃時(shí)加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，Qc=$\frac{0.1mol/L}{0.1mol/L}$=1＜K=4.0，平衡正向移動(dòng)，則此時(shí)υ_正＞υ_逆；
      $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
開始                        0.1                          0.1
轉(zhuǎn)化                          x                            x
平衡                       0.1-x                         x+0.1
則$\frac{x+0.1}{0.1-x}$=4.0，解得x=0.06mol/L，
υ（CO₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.06mol/L}{10min}$=0.006 mol/（L•min），
故答案為：＞；0.006 mol/（L•min）；
（3）K₂FeO₄具有強(qiáng)氧化性，還原產(chǎn)物鐵離子水解生成膠體，則凈化水時(shí)的作用為殺菌消毒、凈水（吸附懸浮物），
故答案為：殺菌消毒；凈水（吸附懸浮物）；
（4）①pH=2時(shí)，K₂FeO₄溶液中陰離子為H₃FeO₄⁺、HFeO₄^-，還存在H₂FeO₄，由物料守恒可知，c（K⁺）=2c（H₂FeO₄）+2 c（H₃FeO₄⁺）+2 c（HFeO₄^-），
故答案為：2c（H₂FeO₄）+2 c（H₃FeO₄⁺）+2 c（HFeO₄^-）；
②pH=6的溶液中加入KOH溶液，KOH與HFeO₄^-反應(yīng)，離子反應(yīng)為HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O，故答案為：HFeO₄^-+OH^-=FeO₄^2-+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡的計(jì)算、平衡常數(shù)意義、圖象及離子反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．