Question

【題目】工業(yè)上利用鐵的氧化物在高溫條件下循環(huán)裂解水制氫氣的流程如下圖所示。

(1)反應(yīng)I的化學(xué)方程式為：Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為_________，對比反應(yīng)I、Ⅱ，鐵的氧化物在循環(huán)裂解水制氫氣過程中的作用是_________。用化學(xué)方程式表示反應(yīng)I、Ⅱ、Ⅲ的總結(jié)果：_________。

(2)反應(yīng)III為：CO2(g)+C(s)2CO(g) H>0。為了提高達平衡后CO的產(chǎn)量，理論上可以采取的合理措施有_________(任寫一條措施)。

(3)上述流程中鐵的氧化物可用來制備含有Fe3+的刻蝕液，用刻蝕液刻蝕銅板時，可觀察到溶液顏色逐漸變藍，該反應(yīng)的離子方程式為_________。刻蝕液使用一段時間后會失效，先加酸，再加入過氧化氫溶液，可實現(xiàn)刻蝕液中Fe3+的再生，該反應(yīng)的離子方程式為_________。

(4)上述流程中碳的氧化物可用來制備碳酰肼[CO(NHNH2)2，其中碳元素為+4價]。加熱條件下，碳酰肼能將鍋爐內(nèi)表面銹蝕后的氧化鐵轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)緊密的四氧化三鐵保護層，并生成氮氣、水和二氧化碳。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

Answer 1

【答案】3FeO（s）+H2O(l) H2（g）+Fe3O4（s） 催化劑 C（s）+H2O（g）=CO(g)+H2（g）(方程不寫狀態(tài)，寫可逆號亦可) 升高溫度，減小壓強，移走CO，加入CO2等 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+ CO(NHNH2)2+12Fe2O38Fe3O4+2N2↑+CO2↑+3H2O

【解析】

（1）由流程圖可獲取化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物相關(guān)信息，再結(jié)合原子守恒和電子守恒進行分析解答；

（2）反應(yīng)III為：CO2（g）+C（s）2CO（g） ΔΗ>0，該反應(yīng)正反應(yīng)為一個氣體分子數(shù)目增多的吸熱反應(yīng)，提高達平衡后CO的產(chǎn)量，則需要促使平衡正向移動，由化學(xué)平衡移動原理分析解答；

（3）用刻蝕液刻蝕銅板時的反應(yīng)為：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，刻蝕液中Fe3+的再生，即將亞鐵離子氧化又生成鐵離子，由此解答；

（4）由題給信息分析出該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，再結(jié)合氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法可解答。

（1）由流程圖可知反應(yīng)II的反應(yīng)物為FeO（s）和H2O(g)，生成物為H2（g）和Fe3O4（s），配平可得方程式3FeO（s）+H2O(g)H2（g）+Fe3O4（s）；反應(yīng)I為：Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g)，反應(yīng)II為：3FeO（s）+H2O(g)H2（g）+Fe3O4（s），綜合兩反應(yīng)可知鐵的氧化物雖然參與了反應(yīng)，但在反應(yīng)前后并沒有發(fā)生變化，起到催化劑的作用；由流程圖可知，整個過程的反應(yīng)物為C（s）和H2O（g），生成物為CO(g)和H2（g），則反應(yīng)I、II、III的總結(jié)果為：C（s）+H2O（g）CO(g)+H2（g）；故答案為：3FeO（s）+H2O(g) H2（g）+Fe3O4（s）、催化劑、C（s）+H2O（g）CO(g)+H2（g）(方程不寫狀態(tài)，寫可逆號亦可) ；

（2）反應(yīng)III為：CO2（g）+C（s）2CO（g） ΔΗ>0，該反應(yīng)正反應(yīng)為一個氣體分子數(shù)目增多的吸熱反應(yīng)，提高達平衡后CO的產(chǎn)量，則需要促使平衡正向移動，由化學(xué)平衡移動原理可知；在其它條件不變時，升高溫度、減小壓強、移走CO或加入CO2等都可使平衡正向移動，提高達平衡后CO的產(chǎn)量，故答案為：在其它條件不變時，升高溫度、減小壓強、移走CO或加入CO2等（任寫一條措施）；

（3）用刻蝕液刻蝕銅板時，可觀察到溶液顏色逐漸變藍，是因為生成了Cu2+，發(fā)生的離子反應(yīng)為：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；在酸性條件下，雙氧水可將Fe2+氧化生成Fe3+，從而實現(xiàn)刻蝕液的再生，發(fā)生的離子反應(yīng)為：H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+；故答案為：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+；

（4）由題給信息可知該反應(yīng)的反應(yīng)為：CO(NHNH2)2和Fe2O3，生成物有Fe3O4、N2、CO2、H2O等，由氧化還原反應(yīng)的規(guī)律配平可得方程式CO(NHNH2)2+12Fe2O38Fe3O4+2N2↑+CO2↑+3H2O；故答案為：CO(NHNH2)2+12Fe2O38Fe3O4+2N2↑+CO2↑+3H2O。