题目内容
【题目】FeSO4是一种补血剂,常温下久置易变黄,一般认为是二价铁被氧化为三价铁的缘故。
(1)已知:①Fe2+(aq)-e-= Fe3+(aq) △H1=akJ/mol
②O2(g)+4 e-+4H+(aq)=2H2O(l) △H2=bkJ/mol
则FeSO4在酸性溶液中变质的热化学方程式为_____ 。
常温下,配制浓度为0.1mol/L的FeSO4溶液,研究不同 pH 对Fe2+ 氧化的影响,结果如下图所示,(假设反应过程中溶液体积不变)。
(2)在pH=5.5的环境下,该反应在0~15min的平均速率v(Fe2+)=_______;增大溶液pH,Fe2+被氧化速率_______(填“增大”、“减小”或“无影响”)。
(3)在平衡常数的计算中气态物质常以压强代替其浓度,Fe2+在酸性环境下氧化的平衡常数K的计算表达式是______;常温下该反应的平衡常数很大,为2.5×1032L4 /(atmmol4),下列说法正确的是_______。
a. Fe2+转化为Fe3+的趋势大 b. Fe2+转化为Fe3+的速率大
c. 反应进行得较为彻底 d. 酸性条件下Fe2+不会被氧化
(4)在pH=13的环境下,Fe2+的氧化变质可以理解为:
第一步: Fe2++2OH-= Fe(OH)2,第二步_____________ (用化学方程式回答);当氧化达到平衡时,c(Fe2+)/ c(Fe3+)_____4.0×1022(填“>”“<”或“=”)。已知的Ksp[Fe(OH)3]=2.5×10-39,Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-15。
(5)根据上述分析,配制FeSO4溶液的正确方法是加入适量的铁粉和_________。
【答案】4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=(4a+ b)kJ/mol 0.004mol/(Lmin) 增大 c4(Fe3+)/c4(Fe2+)c4(H+)p(O2) ac 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 = H2SO4
【解析】
(1)根据盖斯定律分析解答。
(2)根据图像和速率公式分析解答。
(3)根据此方程式4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l)写出平衡常数表达式。
(4)在pH=13的环境下,Fe2++2OH-= Fe(OH)2,接着Fe(OH)2被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,反应的化学方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
(5)由于Fe2+在酸性环境下易被氧化为Fe3+,在碱性环境中易被氧化成Fe(OH)3,所以配制FeSO4溶液的正确方法是加入适量的铁粉和H2SO4。
(1)①Fe2+(aq)-e-= Fe3+(aq) △H1=akJ/mol
②O2(g)+4 e-+4H+(aq)=2H2O(l) △H2=bkJ/mol
根据盖斯定律,①×4+②可得,4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=(4a+ b)kJ/mol,故答案为:4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=(4a+ b)kJ/mol。
(2)v(Fe2+)=(0.1mol/L×60%)/15min=0.004mol/(Lmin),根据图示分析,增大溶液pH,Fe2+氧化率增大,所以Fe2+被氧化速率增大,故答案为:0.004mol/(Lmin);增大。
(3)根据4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l),可知Fe2+在酸性环境下氧化的平衡常数K=c4(Fe3+)/c4(Fe2+)c4(H+)p(O2);
a.因为常温下该反应的平衡常数很大,故Fe2+转化为Fe3+的趋势大,a故正确;
b.K值越大,表示反应进行得越完全,故b错误;
c. K值越大,表示反应进行得越完全,越彻底,故c正确;
d. 在酸性条件下Fe2+会被氧化,故d错误;
故答案为:c4(Fe3+)/c4(Fe2+)c4(H+)p(O2);ac。
(4)在pH=13的环境下,Fe2++2OH-= Fe(OH)2,接着Fe(OH)2被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,反应的化学方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;根据pH=13,可知c(OH-)=10-1mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=2.5×10-39=c(Fe3+)c3(OH-),c(Fe3+)=2.5×10-36,Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-15=c(Fe2+)c2(OH-),c(Fe2+)=1.0×10-13,c(Fe2+)/ c(Fe3+)=1.0×10-13/2.5×10-36=4.0×1022,故答案为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;=。
(5)由于Fe2+在酸性环境下易被氧化为Fe3+,在碱性环境中易被氧化成Fe(OH)3,所以配制FeSO4溶液的正确方法是加入适量的铁粉和H2SO4,故答案为:H2SO4。
【题目】氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)中含有FeCl2杂质,为制得纯净的氯化铜晶体,首先将其制成水溶液,再按下图所示的操作步骤进行提纯。
请参照下表给出的数据填空。
氢氧化物开始沉淀时的pH | 氢氧化物沉淀完全时的pH | |
Cu2+ | 4.7 | 6.7 |
Fe2+ | 7.0 | 9.0 |
Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
(1)操作I加入X的目的是___________________________ 。
(2)下列物质都可以作为X,适合本实验的X物质可以是_________(填字母)。
A.KMnO4 B.NaClO C.H2O2 D.K2Cr2O7
(3)操作II的Y试剂为____________(填化学式),并调节溶液的pH在______范围。
(4)实验室在配制CuCl2溶液时需加入少许_________(填物质名称),理由是(文字叙述并用有关离子方程式表示)__________________________________________。
(5)若要得无水CuCl2,请简述操作方法__________________________。