Question

19．鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的性質(zhì)．
（1）在一定溫度下，氧化亞鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應(yīng)：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H＞0
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{c{\;}^{3}（CO{\;}_{2}）}{c{\;}^{3}（CO）}$
②該溫度下，在2L盛有Fe₂O₃粉末的密閉容器中通入CO氣體，10min后，生成了單質(zhì)鐵11.2g．則10min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為0.015mol/（L•min）
（2）Fe³⁺鹽和Al³⁺鹽在性質(zhì)上有很多相似的地方，如遇堿都生成難溶的膠狀沉淀，可用于凈水；也有不同之處，如Fe³⁺既有氧化性又有還原性，Al³⁺只有氧化性．但Fe³⁺只有在堿性介質(zhì)中才能被氧化為FeO₄^2-，請(qǐng)完成下列方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；
（3）若將ag Fe和Al的混合物溶于2mol/L的足量的硫酸中，再往溶液中加入足量的6mol/L的NaOH溶液，充分反應(yīng)，過(guò)濾，洗滌，干燥灼燒，稱量所得固體的質(zhì)量仍為ag，則原混合物中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%．

Answer 1

分析 （1）①平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積；
②先根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算出消耗的CO的物質(zhì)的量，然后根據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$求出CO的化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）Fe元素化合價(jià)由Fe（OH）₃中+3價(jià)升高為FeO₄^2-中+6價(jià)，化合價(jià)總升高3價(jià)，Cl元素化合價(jià)由ClO^-中+1價(jià)降低為Cl^-中-1價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為6，故Fe（OH）₃、FeO₄^2-的系數(shù)為2，ClO^-、Cl^-的系數(shù)為3，根據(jù)題目信息及電荷守恒可知，反應(yīng)物中缺項(xiàng)為OH^-，由元素守恒可知生成物中缺項(xiàng)為H₂O，結(jié)合原子守恒配平；
（3）Al、Fe混合物與足量硫酸反應(yīng)后，向溶液中加入足量的NaOH溶液，得到的沉淀為氫氧化鐵，將沉淀洗滌，灼燒得到的固體為氧化鐵，氧化鐵質(zhì)量與Al、Fe總質(zhì)量相等，則氧化鐵中氧元素質(zhì)量等于混合物中Al的質(zhì)量，根據(jù)氧化鐵化學(xué)式計(jì)算混合物中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）①因平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積，則K=$\frac{c{\;}^{3}（CO{\;}_{2}）}{c{\;}^{3}（CO）}$，故答案為：$\frac{c{\;}^{3}（CO{\;}_{2}）}{c{\;}^{3}（CO）}$；
②生成了單質(zhì)鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，則
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
                   0.3mol        0.2mol
所以CO的反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{0.3mol}{2L}}{10min}$=0.015mol/（L•min），故答案為：0.015mol/（L•min）；
（2）Fe元素化合價(jià)由Fe（OH）₃中+3價(jià)升高為FeO₄^2-中+6價(jià)，化合價(jià)總升高3價(jià)，Cl元素化合價(jià)由ClO^-中+1價(jià)降低為Cl^-中-1價(jià)，共降低2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為6，故Fe（OH）₃、FeO₄^2-的系數(shù)為2，ClO^-、Cl^-的系數(shù)為3，根據(jù)題目信息及電荷守恒可知，反應(yīng)物中缺項(xiàng)為OH^-，由元素守恒可知生成物中缺項(xiàng)為H₂O，故配平后方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2、3、4OH^-、2、3、5H₂O；
（3）Al、Fe混合物與足量硫酸反應(yīng)后，向溶液中加入足量的NaOH溶液，得到的沉淀為氫氧化鐵，將沉淀洗滌，灼燒得到的固體為氧化鐵，氧化鐵質(zhì)量與Al、Fe總質(zhì)量相等，則氧化鐵中氧元素質(zhì)量等于混合物中Al的質(zhì)量，故混合物中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{16×3}{56×2+16×3}$×100%=30%，
故答案為：30%．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)配平、混合物計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的遷移應(yīng)用、分析解決問(wèn)題的能力，難度中等．