Question

【題目】鐵及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要的作用。

（1）已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol；

②C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ/mol

③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-1651.0kJ/mol

CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式為__________________________________________。

（2）高爐煉鐵產(chǎn)生的高爐氣中含有CO、H2、CO2等氣體，用CO和H2在催化劑作用下合成甲醇，是減少污染、節(jié)約能源的新舉措，反應(yīng)原理：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在體積不同的兩個恒容密閉容器中分別充入1molCO和2mol H2，測得平衡混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖。

①在上圖A、B、C三點中，選出對應(yīng)下表物理量最小的點。

反應(yīng)速率	平衡常數(shù)K	平衡轉(zhuǎn)化率α
_________	_________	_________

②在300℃時，向C點平衡體系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，該反應(yīng)向_________方向進(jìn)行（填“正反應(yīng)”、‘逆反應(yīng)”或“不移動”）。

③一定溫度下，CO的轉(zhuǎn)化率與起始投料比[n(H2)/n(CO)]的變化關(guān)系圖所示，測得D點氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%，則x=_____________。

（3）三氯化鐵是一種重要的化合物，可以用來腐蝕電路板。某腐蝕廢液中含有0.5mol·L-1Fe3+和0.26mol·L-1的Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，則需控制溶液pH的范圍為_________。[KspCu(OH)2=2.6×l0-19；KspFe(OH)3=4×l0-38]

（4）莫爾鹽，即六水合硫酸亞鐵銨晶體，是一種重要的化工原料，在空氣中緩慢風(fēng)化及氧化，欲證明一瓶久置的莫爾鹽已經(jīng)部分氧化，需要進(jìn)行實驗操作是：取少量樣品，加無氧水溶解，將溶液分成兩份，______________________________________，則證明該樣品已部分氧化。

Answer 1

【答案】 Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1 B C B 正反應(yīng) 3 3 ≤pH＜5 向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色；向另一溶液中加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生特征藍(lán)色沉淀

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律：②×3-（①×3-③），整理得到CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式. Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1；正確答案：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1。

（2）①從圖像可知，溫度升高，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；升高溫度，平衡左移，平衡常數(shù)K減小，C點最小；從曲線圖看出， A狀態(tài)下體積小，甲醇體積分?jǐn)?shù)大；B狀態(tài)下體積大，甲醇體積分?jǐn)?shù)�。籄曲線相對于B曲線來說，相當(dāng)于加壓，平衡右移，平衡轉(zhuǎn)化率B點最小，由于B點對應(yīng)溫度低，物質(zhì)的濃度小，反應(yīng)速率慢，正確選項B 、C 、 B。

②恒容密閉容器中分別充入1molCO和2mol H2，發(fā)生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 反應(yīng)，達(dá)到平衡時CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為50%，設(shè)CH3OH的量為xmol.假設(shè)容器的體積為1L；

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量 1 2 0

變化量 x 2x x

平衡量 1- x 2-2x x

50%= x/(1- x+2-2x+x), x=0.75 mol;該反應(yīng)平衡常數(shù)為0.75/0.25×0.52=12;在300℃時，向C點平衡體系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，該反應(yīng)的各物質(zhì)的量分別為0.75molCO、1.5 mol H2、1.25 molCH3OH，該反應(yīng)的濃度商為1.25/0.75×1.52=0.74<12,反應(yīng)正反應(yīng)方向進(jìn)行；正確答案：正反應(yīng)。

③根據(jù)反應(yīng)方程式：設(shè)n(H2)/n(CO)= x，CO的起始量為amol, H2的量為a x mol,

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量 a a x 0

變化量 0.6 a 1.2a 0.6a

已知D點氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%，1.2 a/ a x=40%, 解之x=3；所以n(H2)/n(CO)=3；正確答案：3。

（3）KspFe(OH)3=c(Fe3+)×c3(OH-)=4×l0-38, 已知c(Fe3+)≤4×l0-5，則c,(OH-)= l0-11，c,(H+)=10-3，pH≥3；KspCu(OH)2= c(Cu2+)×c2(OH-) =2.6×l0-19，已知c c(Cu2+)=0.26mol·L-1，則c(OH-)= l0-9，c(H+)=10-5，pH=5，因此欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，則需控制溶液pH的范圍為3 ≤pH＜5 ；正確答案：3 ≤pH＜5。

（4）證明莫爾鹽已經(jīng)部分氧化，需要檢驗鹽中含有亞鐵離子和鐵離子，鐵離子檢驗可用硫氰化鉀溶液；亞鐵離子檢驗可以用鐵氰化鉀溶液；正確答案：向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色；向另一溶液中加入鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生特征藍(lán)色沉淀。