Question

【题目】铁及其化合物有着广泛的用途。请回答：

（1）高炉炼铁是目前普遍采用的冶炼铁的方法。已知：

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H=a kJ·mol-1

Fe2O3(s)+CO(g)2FeO(s)+CO2 △H=b kJ·mol-1

工业上用铁红冶炼铁的热化学方程式为_________________________________。

（2）Fe(NO3)3溶液可用于刻蚀银器，该过程中存在Fe2+和Fe3+之间的转化。

①该反应的离子方程式为_________________________________。

②T ℃时，向0.5mol·L-1 Fe(NO3)3溶液中加入足量Ag，溶液中c(Ag+)与反应时间（t）的关系如图1所示（溶液体积变化忽略不计）。

t1时，溶液中c(Fe3+)=__________；t1、t2时，逆反应速率v逆1______v逆2（填“＞”“＜”或“=”）理由为_________________________________。

③T ℃时，将体积均为100 mL的0.5mol·L-1 Fe(NO3)3溶液、0.4mol·L-1 Fe(NO3)2溶液、0.6mol·L-1 AgN03溶液混合后，再加入6.0g Ag，一段时间后，Ag的质量________(填“增大”“减小”或“不变”)。

④实验表明，相同条件下，FeCl3溶液比Fe(NO3)3溶液更容易刻蚀银，理由为__________。

（3）Na2FeO4是重要的水处理剂，在强碱性介质中稳定，可用图2所示装置制备。已知：电解时，碱的浓度过高，阳极区产生红色物质。

①电解时，阴极附近溶液的碱性__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②电解时，Na2FeO4的产率与起始加入的c(NaOH)的关系如图3所示。c(NaOH)=c1 mol·L-1时，Na2FeO4产率最大的原因为_________________________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=(2a+b) kJ·mol-1 Fe3++AgFe2++Ag+ 0.25mol·L-1 ＜ t2时c(Ag+)更大，逆反应速率加快 减小 Ag+ 与Cl- 生成AgCl沉淀，c(Ag+)减小，Fe3++AgFe2++Ag+ 平衡正向移动 增大 c(NaOH)＜c1 mol·L-1时，Na2FeO4稳定性差且反应慢；c(NaOH)＞c1 mol·L-1时，有副反应发生

【解析】（1）①FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) △H=a kJ·mol-1，②Fe2O3(s)+CO(g)2FeO(s)+CO2 △H=b kJ·mol-1，由盖斯定律，①×2+②，得工业上用铁红冶炼铁的热化学方程式为Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H=(2a+b) kJ·mol-1 。（2）Fe(NO3)3溶液可用于刻蚀银器，该过程中存在Fe2+和Fe3+之间的转化，Fe3+将银氧化。①该反应的离子方程式为Fe3++AgFe2++Ag+ 。②t1时，银离子浓度0.25mol·L-1 ，反应的铁离子为0.25mol·L-1 ，溶液中c(Fe3+)=0.25mol·L-1；t1、t2时，逆反应速率v逆1＜v逆2，理由为t2时c(Ag+)更大，逆反应速率加快。③由②平衡时银离子浓度0.3mol·L-1 ，反应的铁离子为0.3mol·L-1 ，溶液中c(Fe3+)=0.2mol·L-1；平衡常数K=0.32/0.2=0.45，现T ℃时，将体积均为100 mL的0.5mol·L-1 Fe(NO3)3溶液、0.4mol·L-1 Fe(NO3)2溶液、0.6mol·L-1 AgN03溶液混合后，Qc= =0.16<k,平衡正向移动，再加入6.0g Ag，一段时间后，Ag的质量减小。④实验表明，相同条件下，FeCl3溶液比Fe(NO3)3溶液更容易刻蚀银，因为溶液的组成不同，Ag+ 与Cl- 生成AgCl沉淀，c(Ag+)减小，Fe3++AgFe2++Ag+ 平衡正向移动。（3）①阳极是Fe失去电子，碱性条件下生成FeO42－，阳极电极反应式为：Fe-6e－+8OH－=FeO42－+4H2O，阴极：2H2O＋2e－=2OH－＋H2，阴极室得到A溶液为NaOH溶液，可以循环利用，电解时，阴极附近溶液的碱性增大。②电解时，Na2FeO4的产率与起始加入的c(NaOH)的关系如图3所示。c(NaOH)=c1 mol·L-1时，Na2FeO4产率最大的原因为：c(NaOH)＜c1 mol·L-1时，Na2FeO4稳定性差且反应慢；c(NaOH)＞c1 mol·L-1时，有副反应发生。

点晴：难点（2）③判断反应进行的方向，用溶液的浓度商与K值进行比较，要通过读图求出K，易错点，求Qc，将体积均为100 mL的0.5mol·L-1 Fe(NO3)3溶液、0.4mol·L-1 Fe(NO3)2溶液、0.6mol·L-1 AgN03溶液混合后，Qc= =0.16<K，计算式中的溶液的体积为原来的三分之一，易被忽略，0.6×0.4/0.5=0.45>k,导致错误。