题目内容
【题目】铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。
(1)已知: ①3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H1=a kJ·mol-1；
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H2=b kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H3=c kJ·mol-1
则3Fe(s)+2O2(g))=Fe3O4(s)△H=_________kJ·mol-1(用含 a、b、c 的代数式表示)。
(2)活性铁粉是合成氨气的催化剂。工业合成氨的原理为N2+3H2
2NH3 △H<0
①工业采用“高压”一般为20～50MPa，温度为 500℃。采用“温度为 500℃”的目的是____________；
②氨气是合成氮肥的重要原料。常温下，0.1mol·L-1(NH4)2SO4溶液中离子浓度大小排序为___________；
③常温下，向a mL c mol·L-1氨水中滴加b mL c mol·L-1稀硝酸恰好至溶液pH=7(溶液体积变化忽略不计)，则NH3·H2O的电离常数Kb=___；
(3)工业上用热还原法冶炼铁。在密闭容器中，投人足量的 FeO 粉末和炭粉，在一定温度下发生反应：FeO(s)+C(s)Fe(s)+CO(g) △H>0；
①若容积恒定，则下列情况表明上述反应达到平衡状态的是___________(填代号)
A．FeO 的浓度不再改变 B．气体相对分子质量不再改变 C．气体密度不再改变 D．铁粉的质量不再改变
②在该温度下，上述反应达到平衡时c(CO)=a mol·L-1，则该反应的平衡常数为________；在温度不变时，将容器体积扩大至原来的4倍，则达到新平衡时，c(CO)为_____________。
【答案】a+2b-4c 温度太低反应速率慢，温度太高不利于氨气的合成 c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-) 
D a a mol·L-1
【解析】
(1)根据盖斯定律计算；
(2)结合温度对平衡移动的影响、反应速率分析解答；结合盐类水解知识解答；结合电荷守恒、物料守恒分析解答；
(3)结合化学平衡状态的特征判断；结合平衡常数K的表达式判断。
(1)已知：①3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)△H1=a kJ·mol-1；
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H2=b kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H3=c kJ·mol-1
结合盖斯定律，①+2×②-4×③得：3Fe(s)+2O2(g))=Fe3O4(s)，所以△H=△H1+2△H2-4△H3=a kJ·mol-1+2b kJ·mol-1-4ckJ·mol-1=(a+2b-4c)kJ·mol-1，故答案为：a+2b-4c；
(2)①合成氨反应的△H＜0，温度太低反应速率慢，温度太高不利于氨气的合成，故温度为500℃，故答案为：温度太低反应速率慢，温度太高不利于氨气的合成；
②(NH4)2SO4溶液中NH4+会部分水解：NH4++H2O
NH3·H2O+H+，溶液显酸性，但水解是微弱的，所以0.1mol·L(NH4)2SO4溶液中离子浓度大小排序为：c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-)，故答案为：c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(OH-)；
③反应所得溶液中c(NO3-)=
，pH=7，c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，结合电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(NO3-)，c(NH4+)=c(NO3-)=
，结合物料守恒c(NH4+)+c(NH3·H2O)=
得：c(NH3·H2O)=-c(NH4+)=-=
，所以，NH3·H2O的电离常数Kb=
=
=，故答案为：
；
(3)①FeO(s)+C(s)Fe(s)+CO(g) △H>0：
A．FeO是纯固体，没有浓度，不能说明反应已平衡，A不满足题意；
B．反应中气体只有CO，无论反应是否达到平衡，气体相对分子质量都不变，即气体相对分子质量不再改变，不能说明反应已平衡，B不满足题意；
C．容积V恒定，结合ρ=
可知，密度ρ不变，则气体质量m不变，即CO的质量不再改变，说明反应已平衡，C满足题意；
D．铁粉为生成物，若反应没有平衡，则铁粉的质量会增加，铁粉的质量不再改变，说明反应已达平衡，D满足题意；
故答案为：CD。
②平衡常数K=c(CO)=a mol·L-1，温度不变，K不变，所以c(CO)不变，即c(CO)=a mol·L-1，故答案为：a；a mol·L-1。
