Question

【题目】碳酸亚铁（FeCO3）是菱铁矿的主要成分，将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2，若在空气中高温煅烧FeCO3则生成Fe2O3。据报道，一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe2O3(s) + 3CH4(g) 2Fe(s) + 3CO(g) + 6H2(g)-Q

（1）原子序数为26的铁元素位于元素周期表的第________周期__________族。

（2）反应在5L的密闭容器中进行，2min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少4.8g。则该段时间内H2的平均反应速率为____________________。

（3）将固定质量的Fe2O3(s)和CH4(g)置于恒温恒压容器中，在一定条件下反应，能表明该反应达到平衡状态的是__________________。

A、CH4的转化率等于CO的产率

B、混合气体的平均相对分子质量不变

C、v正(CO)：v逆(H2)=1︰2

D、固体的总质量不变

（4）FeO可用CO进行还原，已知：t℃时， FeO(s) +CO(g) Fe(s) + CO2(g) K＝0.5若在1 L密闭容器中加入0.04 mol FeO(s)，并通入x molCO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)的转化率为50%，则x＝__________________________。

（5）Fe2O3还可用来制备FeCl3 ，FeCl3在水溶液中的水解分三步：

Fe3＋ + H2OFe(OH)2+ + H＋ K1

Fe(OH)2+ + H2OFe(OH)2+ + H＋ K2

Fe(OH)2+ + H2OFe(OH)3 + H＋ K3

以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是____________________。

（6）通过控制条件，以上水解产物聚合生成聚合物的离子方程式为：xFe3++yH2OFex(OH)(3x-y)+ y+yH+，欲使平衡正向移动可采用的方法是_________________________（填字母 ）。

A、加水稀释 B、加入少量NaCl固体

C、升温 D、加入少量Na2CO3固体

Answer 1

【答案】四 VIII 0.018mol（Lmin）-1 BCD 0.06 K1>K2>K3 ACD

【解析】

(1) Fe元素位于第四周期第VIII族；

(2) n(Fe2O3)=，根据方程式知，有0.03mol氧化铁参加反应时有0.18mol氢气生成，根据v=，计算该段时间内氢气平均反应速率；

(3)可逆反应达到平衡状态时，该物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；

(4)参加反应的n(FeO)=0.04mol×50%=0.02mol，根据方程式知，参加反应的n(CO)=n(CO2)=n(FeO)=0.02mol，容器的体积为1L，则平衡时c(CO)=， c(CO2)=0.02mol/L，化学平衡常数K==0.5，据此计算x值；

(5)多元弱碱水解时，其第一步水解程度远远大于第二步，第二步水解程度远远大于第三步；

(6)欲使平衡正向移动，可以采用加入和氢离子反应的物质、加水稀释、升高温度的方法。

(1)Fe元素位于第四周期第VIII族，故答案为：四；VIII；

(2) n(Fe2O3)=，根据方程式知，有0.03mol氧化铁参加反应时有0.18mol氢气生成，根据v=，故答案为：0.018mol(Lmin)1；

(3)A. CH4的转化率等于CO的产率时，该反应不一定达到平衡状态，A项错误；

B. 混合气体的平均相对分子质量不变时，各物质的物质的量不变，该反应达到平衡状态，B项正确；

C. v正(CO):v逆(H2)=1:2时，同一物质的正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，C项正确；

D. 固体的总质量不变时，该反应达到平衡状态，故正确；故答案为：BCD；

(4) 参加反应的n(FeO)=0.04mol×50%=0.02mol，根据方程式知，参加反应的n(CO)=n(CO2)=n(FeO)=0.02mol，容器的体积为1L，则平衡时c(CO)=， c(CO2)=0.02mol/L，化学平衡常数K==0.5解得x=0.06，故答案为：0.06；

(5)多元弱碱水解时，因为每一步水解都生成氢离子，氢离子的存在抑制水解，所以其第一步水解程度远远大于第二步，第二步水解程度远远大于第三步，则存在K1>K2>K3，故答案为：K1>K2>K3；

(6)欲使平衡正向移动，可以采用加入和氢离子反应的物质、加水稀释、升高温度的方法，故选ACD，故答案为：ACD。