题目内容

1．碳酸亚铁（FeCO3）是菱镁矿的主要成分，将FeCO3加热到200℃开始分解为FeO和CO2，若在空气中高温煅烧FeCO3生成Fe2O3．
I．已知25℃，101kPa时：
4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393kJ/mol
2FeCO3（s）=2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）△H=+1480kJ/mol
（1）请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式4FeCO3（s）+O2（g）=2Fe2O3（s）+4CO2（g）△H=-260kJ/mol．
II．生成的FeO和Fe2O3在一定条件下被还原为金属铁．
（2）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）△H＞0
①原子序数为26的铁元素位于元素周期表的第四周期．
②反应在5L的密闭容器中进行，2min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量消耗4.8g．则该段时间内用H2表达的平均反应速率为0.018mol/（L•min）．
③将一定量的Fe2O3（s）和一定量的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b、c、d．
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
（3）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1L密闭容器中加入0.04molFeO（s），并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）的转化率为50%，则x=0.06．
III．Fe2O3还可用来制备FeCl3，FeCl3在水溶液中的水解分三步：
Fe3++H2O?Fe（OH）2++H+           K1
Fe（OH）2++H2O?Fe（OH）2+H+K2
Fe（OH）2++H2O?Fe （OH）3+H+  K3
（4）以上水解反应的平衡常效K1、K2、K3由大到小的顺序是K1＞K2＞K3．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++yH2O=Fex（OH）y（3x-y）++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是a、c、d（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．

分析 I．（1）FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的化学方程式为：4FeCO3（s）+O2（g）=2Fe2O3（s）+4CO2（g），该反应可由已知热效应的化学方程式推导，根据盖斯定律计算该反应的焓变；
II．（2）①Fe位于周期表中第四周期，VIII族；
②根据2min内Fe2O3消耗4.8g，计算该时间段内H2反应的物质的量，根据化学反应平均速率公式$\overline{r}（{H}_{2}）=\frac{△n}{V△t}$计算用H2表达的平均反应速率；
③装置为恒温恒压容器，反应整个过程中，体系压强始终保持不变，结合常用判断化学反应达到平衡的判断依据，如温度，速率，密度，平均相对分子质量，据此分析；
（3）根据t℃时的化学平衡常数计算平衡时各组分的物质的量浓度，据此计算x的值；
III．（4）分步水解反应是逐步受到抑制的，第一级＞第二级＞第三级，联系常用改变化学平衡的方法分析，如增加反应物浓度，消耗生成物，改变温度和压强，据此分析．

解答 解：I．（1）已知：①4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H1=-1648kJ/mol，
                           ②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-393kJ/mol，
                           ③2FeCO3（s）=2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）△H3=+1480kJ/mol，
FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的化学方程式为：4FeCO3（s）+O2（g）=2Fe2O3（s）+4CO2（g），该反应可由③×2+①+②×4得到，根据盖斯定律，该反应的焓变△H=2△H3+△H1+4△H2=-260kJ/mol，
故答案为：4FeCO3（s）+O2（g）=2Fe2O3（s）+4CO2（g）△H=-260kJ/mol；
II．（2）①Fe位于周期表中第四周期，VIII族，
故答案为：四；
②根据2min内Fe2O3消耗4.8g，即$\frac{4.8g}{160g/mol}$=0.03mol，根据反应方程式，生成H2的物质的量为0.03mol×6=0.18mol，体积为5L，反应经历时间为△t=2min，则该段时间内用H2表达的平均反应速率为$\overline{r}（{H}_{2}）$=$\frac{△n（{H}_{2}）}{V△t}$=$\frac{0.18mol}{5L×2min}$=0.018mol/（L•min），
故答案为：0.018mol/（L•min）；
③装置为恒温恒压容器，反应整个过程中，体系压强始终保持不变，结合常用判断化学反应达到平衡的判断依据，如温度，速率，密度，平均相对分子质量分析，
a．CH4的转化率和CO的产率应根据具体的反应的物质的量确定，并不一定化学反应达到平衡状态就是CH4的转化率等于CO的产率，故a不选；
b．混合气体的平均相对分子质量为$\overline{{M}_{r}}$=$\frac{{m}_{混}}{{n}_{混}}$，反应不仅是气体参加的反应，反应前后混合气体的总质量发生改变，气体分子数也发生改变，则当混合气体的平均相对分子质量不发生改变，可以判断化学反应是否达到平衡，故b选；
c．用物质的化学反应速率表达化学平衡，需注明正反应还是逆反应速率，则v正（CO）：v逆（H2）=1：2可以判断化学反应是否达到平衡，故c选；
d．反应固体参加，固体质量发生改变，当固体质量不改变时，可以判断化学反应是否达到平衡，故d选；
故答案为：b、c、d；
（3）t℃时，发生反应FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g），反应的平衡常数为K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=0.5，在1L密闭容器中加入0.04molFeO（s），并通入xmolCO反应达到平衡，FeO的转化率为50%，则平衡时c（CO）=$\frac{x-0.04×50%}{1}$=（x-0.02）mol/L，c（CO2）=$\frac{0.04×50%}{1}$=0.02mol/L，所以K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$=$\frac{0.02}{x-0.02}$=0.5，可得x=0.06，
故答案为：0.06；
III．（4）分步水解反应是逐步受到抑制的，第一级＞第二级＞第三级，则水解反应的平衡常效K1、K2、K3由大到小的顺序是：K1＞K2＞K3，
联系常用改变化学平衡的方法分析，如增加反应物浓度，消耗生成物，改变温度和压强分析，
a．加水稀释，有助于促进水解平衡正向移动，故a选；
b．加入少量NaCl固体，不参加反应，对平衡几乎没有影响，故b不选；
c．水解反应是吸热反应，升温有助于水解反应正向移动，故c选；
d．加入少量Na2CO3固体，消耗溶液中的H+，反应物浓度降低，促进化学平衡正向移动，故d选；
故答案为：K1＞K2＞K3；a、c、d．

点评 本题考查化学原理部分知识，包含热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，化学反应速率的计算，化学平衡的移动，化学平衡常数有关的计算，盐类水解的知识，涉及的知识点较多，均为高频考点，需要掌握，题目难度中等．

练习册系列答案
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11．按要求填空
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10．下列关于乙烯用途、性质、结构叙述正确的是（　　）
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A．①②④B．②④⑤C．②③⑤D．①④⑤
11．下列离子方程式中，正确的是（　　）
A．小苏打溶液与少量澄清石灰水混合：Ca2++OH-+HCO3-═CaCO3↓+H2O
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