Question

【題目】鐵是一種非常重要的金屬。

（1）中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程如圖。催化劑中添加助劑Na、K、Cu（也起催化作用）后可改變反應(yīng)的選擇性。

下列說(shuō)法正確的是___。

A.第ⅰ步反應(yīng)的活化能低于第ⅱ步

B.第ⅰ步所發(fā)生的反應(yīng)為：CO2+H2CO+H2O

C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氫合成低碳烯烴的ΔH減小

D.保持其他條件不變，添加不同助劑后各反應(yīng)的平衡常數(shù)不變

加入助劑K能提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯產(chǎn)量的根本原因是___。

（2）納米鐵是重要的儲(chǔ)氫材料，可用反應(yīng)Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g)制得。在1L恒容密閉容器中加入足量鐵粉和0.24mol CO，在T1、T2不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得c(CO)與溫度、時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

①T1___T2，△H___0（填“＞”或“＜”）

②已知：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ=，其中pθ為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（1×105Pa），p[Fe(CO)5]、p(CO)為各組分的平衡分壓。T2溫度下，平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)為p，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ=___（用含p的最簡(jiǎn)式表示）

（3）高鐵酸鉀（K2FeO4）被稱為“綠色化學(xué)”凈水劑，在酸性至弱堿性條件下不穩(wěn)定。

①電解法可制得K2FeO4，裝置如圖，若轉(zhuǎn)移6mol電子則隔膜右邊溶液增重___g。

②K2FeO4在水解過(guò)程中鐵元素形成的微粒分布分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如圖所示，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___。

（4）復(fù)合氧化物鐵酸錳（MnFe2O4）可用于熱化學(xué)循環(huán)分解制氫氣，原理如下：

①MnFe2O4(s)=MnFe2O(4-x)(s)+O2(g)△H1

②MnFe2O(4-x)(s)+xH2O(g)=MnFe2O4(s)+xH2(g)△H2

③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H3

則：△H3與△H1、△H2的關(guān)系為___。

Answer 1

【答案】BD 降低生成乙烯的反應(yīng)所需要的活化能，加快乙烯生成速率 ＞ ＜ 158g

【解析】

（1）A．由于一般活化能越低，反應(yīng)速率越快，故第ⅰ步反應(yīng)的活化能高低于第ⅱ步，故A錯(cuò)誤；

B．根據(jù)反應(yīng)過(guò)程圖可知，第ⅰ步所發(fā)生的反應(yīng)為：CO2+H2CO+H2O，故B正確；

C．反應(yīng)熱ΔH只與反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)過(guò)程無(wú)關(guān)，故Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氫合成低碳烯烴的ΔH不變，故C錯(cuò)誤；

D．化學(xué)平衡常數(shù)僅是溫度的函數(shù)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，故D正確；

故答案為：BD；

加入助劑K能提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯產(chǎn)量即提高了生成乙烯的反應(yīng)速率，故其根本原因是降低生成乙烯的反應(yīng)所需要的活化能，加快乙烯生成速率，故答案為：降低生成乙烯的反應(yīng)所需要的活化能，加快乙烯生成速率；

（2）①由圖中可知：T1條件下先達(dá)到平衡，故T1時(shí)反應(yīng)速率快，故T1＞T2，又溫度越高，CO的濃度越高，即升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故△H＜0，故答案為：＞；＜；

②由圖像中可知T2溫度下，c(CO)=0.04mol/L,經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得c[Fe(CO)5]=0.04mol/L,又知?dú)怏w的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)為p，故p[Fe(CO)5]=p(CO)=，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，故答案為：；

（3）①右側(cè)為陽(yáng)極，堿性條件下Fe失電子轉(zhuǎn)化為離子，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：Fe+8OH--6e-=+4H2O，若轉(zhuǎn)移6mol電子則隔膜右邊溶液增重為1mol Fe和從左側(cè)進(jìn)入的6mol OH-，即，故答案為158g；

②根據(jù)K2FeO4在水解過(guò)程中鐵元素形成的微粒分布分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系圖所示，可知pH=6時(shí)溶液中主要是，故加入KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為，故答案為：；

（4）由反應(yīng)①②可以推斷出反應(yīng)③=（反應(yīng)①+反應(yīng)②），故 ，故答案為：。