Question

金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系．请回答下列问题：

（1）一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生如下反应：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），△H=QkJ?mol^-1
①该反应的平衡常数表达式K=

 

；
②该温度时，在2L盛有Fe₂O₃粉末的密闭容器中通入CO气体，5min后，生成了单质铁11.2g，则这段时间内CO的反应速率为

 

；
③达平衡后，若温度升高

[CO]

[CO2]

的值增大，则Q

 

0（填“＞”、“=”、“＜”）．
（2）工业常根据金属氢氧化物在酸中溶解度不同，通过控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的．如图1是难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解情况（s/mol?L^-1）．若要除去CuCl₂溶液的少量Fe³⁺，应控制溶液的pH为

 

（填序号）．
A．小于1    B．4左右  C．大于6    D．大于9
（3）某工业废水中含有Cu²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺，若向工业废水中加入过量的FeS，当FeS、CuS、PbS和HgS共存时，溶液中c（Fe²⁺）：c（Pb²⁺）：c（Hg²⁺）=

 

：

 

：

 

．已知：Ksp（FeS）=6.3×10^-18mol²?L^-2，Ksp（PbS）=3.4×10^-28mol²?L^-2Ksp（CuS）=1.3×10^-36mol²?L^-2，Ksp（HgS）=6.4×10^-53mol²?L^-2
（4）依据氧化还原反应：Cu²⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+Cu（s）设计成如图2所示的原电池，则关于该电池装置的说法中不正确的是

 

（填序号）．
A．电极X的材料是Fe
B．电解质溶液Y是AgNO₃溶液
C．原电池工作时，盐桥中的阴离子不断移向左池的氯化钠溶液中
D．原电池工作时，x电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-．

Answer 1

分析：（1）①Fe₂O₃和Fe是固体，不能写在表达式中，故K=

[CO2]3

[CO]3

；
②n（Fe）=

m

M

，根据方程式可知n（CO）=

3

2

n（Fe），故可求得v（CO）
③温度升高

[CO]

[CO2]

的值增大，平衡逆移，故正方向为放热反应；
（2）由图1可知PH在4左右时，Fe³⁺，完全沉淀，而Cu²⁺还没开始沉淀；
（3）由Ksp（HgS）=6.4×10^-53mol²?L^-2求出c（S^2-），再分别利用各自的Ksp求出其阳离子浓度．
（4）A．根据图2可知电极X的材料是Fe；
B．电解质溶液Y是AgNO₃溶液；
C．原电池工作时，盐桥中的阴离子不断移向负极移动；
D．原电池工作时，x为负极．

解答：解：（1）①Fe₂O₃和Fe是固体，不能写在表达式中，故K=

[CO2]3

[CO]3

，故答案为：

[CO2]3

[CO]3

；
②n（Fe）=

m

M

=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，根据方程式可知n（CO）=

3

2

n（Fe）=0.3mol，c（CO）=

0.3mol

2L

=0.15mol/L，故可求得v（CO）=

0.15mol/L

5min

=0.03mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.03mol?L^-1?min^-1；
③温度升高

[CO]

[CO2]

的值增大，平衡逆移，则正方向为放热反应，故Q＜0，故答案为：＜；
（2）由图1可知PH在4左右时，Fe³⁺，完全沉淀，而Cu²⁺还没开始沉淀，故答案为：B；
（3）由Ksp（HgS）=6.4×10^-53mol²?L^-2求出c（S^2-）=

6.4×10-53

=8×10^-27mol?L^-1，溶液中c（S^2-）相同，再分别利用各自的Ksp求出其阳离子浓度，可求出c（Fe²⁺）：c（Pb²⁺）：c（Hg²⁺）=6.3：3.4×10^-10：6.4×10^-35，故答案为：6.3：3.4×10^-10：6.4×10^-35；
（4）A．根据图2可知电极X的材料是Fe，故A正确；
B．Ag电极应该插入AgNO₃溶液，故B正确；
C．原电池工作时，盐桥中的阴离子不断移向负极移动，故C错误；
D．原电池工作时，x为负极，电极反应为：Fe-2e^-→Fe²⁺，故D错误；
故答案为：CD．

点评：本题考查了化学平衡常数、溶度积、原电池等知识，要注意多种离子混合溶液中Ksp的应用．