Question

（2011?昌平區(qū)二模）鐵元素及其化合物與人類的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，回答下列問(wèn)題
（1）鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是一種新型水處理劑，它有比高錳酸鉀更強(qiáng)的氧化性，在水中反應(yīng)被還原為Fe³⁺．
①鐵酸鈉中鐵元素的化合價(jià)為

+6

．
②鐵酸鈉用于水處理，除了能消毒殺菌外，還可以像明礬（KAl（SO₄）₂）一樣起到凈水作用，請(qǐng)說(shuō)明明礬的凈水原理：

Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺

．（用離子方程式表示）
（2）反應(yīng)ⅠFe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，平衡常數(shù)為K；
反應(yīng)ⅡCO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ?mol^-1測(cè)得在不同溫度下，K值如下：

溫度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

①寫出反應(yīng)Ⅰ的K的表達(dá)式

k=

c(CO)

c(CO2)

．
②反應(yīng)Ⅰ中的a

大于

0（填大于、小于、等于）．
③若500℃時(shí)進(jìn)行反應(yīng)Ⅰ，CO₂起始濃度為2mol?L^-1，CO的平衡濃度為

1

mol?L^-1．
④700℃反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡，要使得該平衡向右移動(dòng)，其它條件不變時(shí)，可以采取的措施有

BC

（填序號(hào)）．
A．縮小反應(yīng)器體積                          B．通入CO₂
C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑
⑤由反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ可求得，反應(yīng)2Fe（s）+O₂（g）=2FeO（s）的△H=

2（a+b）

kJ?mol^-1．
（3）鐵紅是一種紅色顏料，其成份是Fe₂O₃．將一定量的鐵紅溶于160mL 5mol?L^-1鹽酸中，再加入一定量鐵粉恰好完全溶解，收集到氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），經(jīng)檢測(cè)，溶液中無(wú)Fe³⁺，則參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為

11.2

g．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算鐵的化合價(jià)；
②Al³⁺水解形成氫氧化鋁膠體．
（2）①平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，即升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，溫度升高平衡向吸熱方向進(jìn)行；
③令CO平衡濃度為cmol/L，根據(jù)三段式求出平衡時(shí)，反應(yīng)混合物氣體各組分的平衡濃度，代入①中平衡常數(shù)k，列方程計(jì)算；
④A、縮小體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)前后體積不變，改變壓強(qiáng)不影響平衡；
B、通入二氧化碳，二氧化碳濃度增大，平衡向其濃度減小的方向移動(dòng)；
C、升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；
D、使用催化劑，加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)．
⑤根據(jù)蓋斯定律求算；
（3）參加反應(yīng)的鐵粉為與鐵離子反應(yīng)及與氫離子反應(yīng)的兩部分之和，根據(jù)氫氣的體積計(jì)算出與鹽酸反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量及HCl的物質(zhì)的量，再根據(jù)氯原子守恒，求出氯化鐵的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出與鐵離子反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量．

解答：解：（1）①令鐵酸鈉（Na₂FeO₄）中鐵元素的化合價(jià)為n，則1×2+n+（-2）×4=0，解得n=+6，故答案為：+6；
②Al³⁺水解形成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體具有吸附性，可以凈水，離子方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（2）①平衡常數(shù)為產(chǎn)物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，所以平衡常數(shù)k=

c(CO)

c(CO2)

，故答案為：k=

c(CO)

c(CO2)

；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越大，即升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，溫度升高平衡向吸熱方向進(jìn)行，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即a＞0，故答案為：大于；
③令CO平衡濃度為cmol/L，根據(jù)三段式求出平衡時(shí)，反應(yīng)混合物氣體各組分的平衡濃度，
       Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
開(kāi)始（mol/L）：2                   0 
變化（mol/L）：c                   c
平衡（mol/L）：2-c                 c
所以

c

2-c

=1，解得c=1，
故答案為：1mol/L；
④A、縮小體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)前后體積不變，改變壓強(qiáng)不影響平衡，故A錯(cuò)誤；
B、通入二氧化碳，二氧化碳濃度增大，平衡向其濃度減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)移動(dòng)，故B正確；
C、該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)進(jìn)行，故C正確；
D、使用催化劑，加快反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)，故D錯(cuò)誤．
故選：BC；
⑤已知：反應(yīng)ⅠFe（s）+CO₂（g）=FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，
反應(yīng)ⅡCO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ?mol^-1，
所以，反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ得：Fe（s）+

1

2

O₂（g）=FeO（s）△H=（a+b）kJ?mol^-1，
即2Fe（s）+O₂（g）=2FeO（s）△H=2（a+b）kJ?mol^-1，
故答案為：2（a+b）kJ?mol^-1；
（3）氫氣的物質(zhì)的量為  

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，
 Fe～～～～2HCl～～～H₂，
 0.1mol   0.2mol    0.1mol
根據(jù)氯原子守恒，所以氯化鐵的物質(zhì)的量為

1

3

×（0.16L×5mol/L-0.2mol）=0.2mol，
 Fe～～～2FeCl₃
0.1mol   0.2mol
所以參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為（0.1mol+0.1mol）×56g/mol=11.2g，
故答案為：11.2g．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡、鹽類水解、熱化學(xué)反應(yīng)方程式等，難度中等，注意（3）中利用關(guān)系式計(jì)算，簡(jiǎn)化計(jì)算．