Question

（2010?深圳二模）γ-Fe₂O₃是一種重要的磁性材料，其部分生產(chǎn)工藝流程如圖：
（1）已知：
①3α-Fe₂O₃（s）+H₂（g）=2Fe₃O₄（s）+H₂O（g）；△H₁
②2Fe3O4(s)+

1

2

O2(g)=3γ-Fe2O3(s)；△H₂
③H2(g)+

1

2

O2(g)=H2O(g)；△H₃
④α-Fe₂O₃（s）=γ-Fe₂O₃（s）；△H₄
用△H₁、△H₂、△H₃表示△H₄，則△H₄=

△H2+△H2-△H3

3

．
（2）若①建立了平衡，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(H2O)

c(H2)

．
（3）鐵的化合物對(duì)許多反應(yīng)都有催化作用，通過測量相同時(shí)間內(nèi)生成O₂的質(zhì)量（m），可比較α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃、MnO₂對(duì)H₂O₂分解的催化效果，每次實(shí)驗(yàn)均取10mLH₂O₂溶液，以下是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	催化劑	反應(yīng)時(shí)間和m（O2）/g
		10s	20s	30s	40s	50s	60s
1	α-Fe2O3	0.055	0.215	0.290	0.310	0.320	0.320
2	γ-Fe2O3	0.053	0.220	0.291	0.310	0.320	0.320
3	MnO2	0.065	0.270	0.300	0.320	0.320	0.320

①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，稱取了相同質(zhì)量的三種催化劑（顆粒大小相同），此時(shí)還需控制的條件是

反應(yīng)的溫度、過氧化氫的濃度

．
②分析表中數(shù)據(jù)，就三種催化劑的催化效果，你所得出的結(jié)論是：

MnO₂ 的催化效果最好，α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃的催化效果相當(dāng)

．
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)1中的數(shù)據(jù)，計(jì)算在10s～20s內(nèi)，以c（H₂O₂）變化表示的反應(yīng)速率v（H₂O₂），寫出計(jì)算過程（忽略溶液體積變化）．

0.100 mol?L^-1?s ^-1

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律由已知的熱化學(xué)方程式乘以相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行加減，來構(gòu)造目熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行加減，據(jù)此判斷；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的含義書寫表達(dá)式；
（3）①根據(jù)濃度、溫度、催化劑、固體表面積均能影響反應(yīng)速率，依此分析；
②根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)生成氧氣的質(zhì)量越大，則反應(yīng)速率越大，結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析；
③根據(jù)在10s～20s內(nèi)氧氣質(zhì)量的變化，結(jié)合方程式求出H₂O₂的變化量，再求出其速率．

解答：解：（1）①3α-Fe₂O₃（s）+H₂（g）=2Fe₃O₄（s）+H₂O（g）；△H₁
    ②2Fe₃O₄（s）+

1

2

O₂（g）=3Y-Fe₂O₃（s）△H₂
   ③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H₃
   ④α-Fe₂O₃（s）=γ-Fe₂O₃（s）；△H₄
由蓋斯定律得：④=

1

3

（①+②-③）即α-Fe₂O₃（s）=γ-Fe₂O₃（s）△H₄=

△H2+△H2-△H3

3

，
故答案為：

△H2+△H2-△H3

3

；
（2）已知3α-Fe₂O₃（s）+H₂（g）?2Fe₃O₄（s）+H₂O（g），方程式中固體物質(zhì)不列入表達(dá)式中，則K=

c(H2O)

c(H2)

；
故答案為：

c(H2O)

c(H2)

；
（3）①已知濃度、溫度、催化劑、固體表面積均能影響反應(yīng)速率，所以要測定催化劑的影響，其它條件必須相同，即反應(yīng)的溫度、過氧化氫的濃度相同；
故答案為：反應(yīng)的溫度、過氧化氫的濃度；
②相同時(shí)間內(nèi)生成氧氣的質(zhì)量越大，則反應(yīng)速率越大，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，MnO₂ 的催化效果最好，α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃的催化效果相當(dāng)；
故答案為：MnO₂ 的催化效果最好，α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃的催化效果相當(dāng)；
③解：設(shè)10～20s內(nèi)消耗H₂O₂的物質(zhì)的量為nmol，10～20s內(nèi)生成氧氣的質(zhì)量為0.160g，
2 H₂O₂ =2 H₂O+O₂
2mol        32g
n           0.160g
n=

2mol×0.160g

32g

=0.010 mol     
v（H₂O₂）=

0.010mol

0.01L×10s

=0.100 mol?L^-1?s ^-1   
故答案為：0.100 mol?L^-1?s ^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的含義、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響、反應(yīng)速率的計(jì)算等，題目綜合性較強(qiáng)，難度較大，注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和應(yīng)用．