Question

4．铁及其化合物与生产、生活关系密切．
（1）如图甲是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图．
①该电化腐蚀称为吸氧腐蚀．
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是B（填字母）．
（2）用废铁皮制取铁红（Fe₂O₃）的部分流程示意图如图乙：
①步骤I若温度过高，将导致硝酸分解．硝酸分解的化学方程式为4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O．
②步骤II中发生反应：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O═2Fe₂O₃•nH₂O+8HNO₃，反应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，该反应的化学方程式为4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O．
③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是氮氧化物排放少（任写一项）．
（3）已知t℃时，反应FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常数K=0.25．
①t℃时，反应达到平衡时n（CO）：n（CO₂）=4：1．
②若在1L密闭容器中加入0.02mol FeO（s），并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）转化率为50%，则x=0.05．

Answer 1

分析 （1）①由图可知，海水溶液为弱酸性，发生吸氧腐蚀；
②中性或弱酸性条件下，铁发生吸氧腐蚀，铁接触空气、水时最终生成氧化铁；
（2）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃•nH₂O，最后得到铁红，
①硝酸分解生成二氧化氮、氧气、水；
②应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水；
③氮氧化物为有毒气体；
（3）①K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，平衡常数K=0.25，以此计算；
②通入x mol CO，t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）转化率为50%，即反应的FeO为0.02mol×50%=0.01mol，则
     FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
开始：0.02     x         0      0
转化：0.01    0.01     0.01    0.01
平衡：x-0.01           0.01
结合平衡常数计算．

解答 解：（1）①海水溶液呈中性，则钢铁发生吸氧腐蚀，故答案为：吸氧腐蚀；
②钢铁接触空气、水时腐蚀生成亚铁，与空气接触部分最终生成铁锈，只有B符合，故答案为：B；
（2）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃•nH₂O，最后得到铁红，
①硝酸分解生成二氧化氮、氧气、水，该反应为4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，故答案为：4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
②产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水，该反应为4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案为：4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；
③由流程可知，上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是减少了有毒的氮氧化物的生成，氮氧化物排放少，故答案为：氮氧化物排放少；
（3）①K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，平衡常数K=0.25，n（CO）：n（CO₂）=$\frac{1}{0.25}$，即n（CO）：n（CO₂）=4：1，故答案为：4：1；
②通入x mol CO，t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）转化率为50%，即反应的FeO为0.02mol×50%=0.01mol，则
      FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
开始   0.02    x        0       0
转化   0.01   0.01     0.01    0.01
平衡         x-0.01            0.01
则K=$\frac{0.01}{x-0.01}$=0.25，解的x=0.05，故答案为：0.05．

点评 本题考查较综合，涉及化学平衡计算、电化学腐蚀及物质的制备流程等，为高频考点，侧重分析能力及计算能力的考查，把握化学反应原理及图象、流程的分析为解答的关键，题目难度中等．