Question

铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题：

（1）水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的反应是：3Fe^2＋＋2S₂O₃^2-＋O₂＋xOH^－→Fe₃O₄↓＋S₄O₃^2-＋2H₂O

①上述离子方程式中x＝________；

②每生成1 mol Fe₃O₄，反应转移的电子为________mol；

（2）某高效净水剂可由Fe（OH）SO₄聚合得到。工业上以FeSO₄、NaNO₂和稀硫酸为原料来制备Fe（OH）SO₄，反应中有NO生成，化学方程式为　　　　　　　。

高炉炼铁过程中发生的主要反应为：Fe₂O₃（s）+ CO（g）   Fe（s）+CO₂（g）+Q

已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：

温度/℃	1000	1115	1300
平衡常数	4.0	3.7	3.5

 

（3）该反应的平衡常数表达式K=_              ；Q     0（填“>”、“<”或“=”）；

（4）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是              ；

A．提高反应温度         B．移出部分CO₂

C．加入合适的催化剂     D．减小容器的容积

（5）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0 mol，此时v_正              v_逆（填“等于”、“大于”或“小于”）。经过l0 min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率v （CO₂）=               。

 

Answer 1

【答案】

（1）4、4

（2）2FeSO₄ + 2NaNO₂ + H₂SO₄ =2Fe（OH） SO₄ + Na₂SO₄ + 2NO↑

（3）      >

（4）B

（5）大于、  0.006 mol/（L·min）

【解析】

试题分析：（1）①根据电荷守恒可知：X=4，②由方程式可得：每生成1 mol Fe₃O₄，反应转移的电子为4mol；

（2）工业上以FeSO₄、NaNO₂和稀硫酸为原料来制备Fe（OH）SO₄的方程式为2FeSO₄ + 2NaNO₂ + H₂SO₄ =2Fe（OH） SO₄ + Na₂SO₄ + 2NO↑。

（3）高炉炼铁过程中发生的主要反应的化学平衡常数为。由于升高温度K减小，说明升高温度化学平衡向逆反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以正反应为放热反应，所以Q>0.

（4）A升高温度化学平衡向逆反应方向移动，CO的平衡转化率降低。错误。B移出部分CO₂，即减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率提高。正确。C．加入合适的催化剂 ，对化学平衡无影响，因此CO的平衡转化率不变。错误。D．减小容器的容积即增大压强。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以改变压强化学平衡不移动，CO的平衡转化率不变。错误。故正确选项为B。

（5）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0 mol，因为C（CO） :C（CO₂） =1<4.0,所以V_正>V_逆。C（CO） （开始）= 0.1mol/L, C（CO₂）（开始） =0.1mol/L,假设在反应过程中ΔC（CO）=X,则平衡时C（CO） （平衡）=（ 0.1-X） mol/L, C（CO₂） （平衡）=（ 0.1+X） mol/L，C（CO₂） （平衡）：C（CO） （平衡）= （ 0.1+X） mol/L：（ 0.1-X） mol/L=4.0，解得X=0.06mol/L. 所以在该时间范围内反应的平均反应速率v （CO₂）= 0.06mol/L÷10L=0.006mol/（L·min）.

考点：考查离子方程式的配平、氧化还原反应中的电子转移、化学平衡常数的表达式、平衡状态的判断、外界条件对化学平衡的影响等知识。