题目内容

氧化铁在工业上具有广泛的应用。
I.据报道,一定条件下利用FeO2与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下:
Fe2O3(s)+3CH4(g)=2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g) △H>0
(1)若反应在2L的密闭容器中进行,5min后达到平衡,测得反应生成Fe的质量为l.12g。则该段时间内CH4的平均反应速率为 ________________。
(2)反应达到平衡后,保持其他条件不变,仅改变某一相关元素,下列说法正确的是___(选填序号)。
a.若加入催化剂,v正增大,平衡向右移动
b.若温度升高,平衡常数K减小
c.若增大Fe2O3的量,平衡向右移动
d.若从反应体系中移走部分CO,可提高CH4的转化率
Ⅱ.工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、A12O3、SiO2等)为原料提取Fe2O3,工艺
流程如下:试回答下列问题:
 
(3)步骤i烧渣中A12O3溶解的离子方程式为________________。
(4)步骤i、ⅱ、ⅲ都要进行的操作名称是__________________。
(5)结合下图,判断步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于_________________。

(6)已知

计算反应Fe2+(aq)+2HCO3-(aq)FeCO3(s)+H2CO3(aq)的平衡常数为_______。
(7)在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁的化学方程式为____________。
(8)结合所学化学知识,请你设计在实验室里从上述的硫铁矿烧渣中提取氧化铁的另一种简单方案。
(1)0.003mol/(L·min)没有单位扣1分)
(2)d
(3)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
(4)过滤
(5)7
(6)4.06×106或4.1×106
(7)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2
(8)取少量硫铁矿烧渣,加入足量热的浓氢氧化钠溶液,搅拌、过滤、洗涤、烘干(答案合理即可得分)

试题分析:I.(1)5min后达到平衡,测得反应生成Fe的质量为l.12g,物质的量是1.12g÷56g/mol=0.02mol。因此根据方程式可知消耗甲烷的物质的量是0.03mol,其浓度是0.015mol/L,所以用甲烷表示的反应速率是0.015mol/L÷5min=0.003mol/(L·min)。
(2)a.加入催化剂,正逆反应速率均增大,平衡不移动,a不正确;b.正方应是吸热反应,因此若温度升高,平衡向正反应方向移动,所以平衡常数K增大,b不正确;c.氧化铁是固体,因此若增大Fe2O3的量,平衡不移动,c不正确;d.若从反应体系中移走部分CO,降低生成物浓度,平衡向正反应方向移动,因此可提高CH4的转化率,d正确,答案选d。
Ⅱ.(3)A12O3溶解在稀硫酸中反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。
(4)步骤i、ⅱ、ⅲ中都产生不溶性固体,因此都要进行的操作名称是过滤。
(5)根据图像可知,亚铁离子开始沉淀时的pH值是7,所以要得到碳酸亚铁,则溶液的pH不能高于7,因此步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于7。
(6)反应Fe2+(aq)+2HCO3-(aq)FeCO3(s)+H2CO3(aq)的平衡常数K=====4.06×106。
(7)根据原子守恒可知,在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁的同时还有CO2生成,因此反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。
(8)由于氧化铝与二氧化硅均能和氢氧化钠溶液反应,而氧化铁与氢氧化钠溶液不反应,因此要提取氧化铁的实验方案可设计为取少量硫铁矿烧渣,加入足量热的浓氢氧化钠溶液,搅拌、过滤、洗涤、烘干。
练习册系列答案
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由冰铜(mCu2O·nFeS)冶炼得到粗铜,再以粗铜为原料制纯铜的流程如下:

请回答下列问题:
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(2)某研究性学习小组用熔渣Y与CO反应来制取Fe。
①请按气流由左到右的方向连接下列各装置,顺序为A→________。
②装置C的作用是________________。
③在点燃D处的酒精灯前,应进行的操作是__________________。
 
(3)熔渣Y中铁元素的价态有+2价和+3价,根据限选试剂,设计实验方案验证熔渣Y中有+2价铁元素存在,写出有关实验操作、预期现象与结论。
限选试剂: 3 mol·L-1H2SO4、6 mol·L-1HNO3、3% H2O2、0.01 mol·L-1KMnO4、20% KSCN。
                                                                                            
                                                                                            
                                                                                          。
(4)写出泡铜冶炼粗铜反应的化学方程式                               。
(5)根据限选材料画出用粗铜提炼纯铜的装置图,并进行必要的标注。
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高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
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②由以上信息可知:高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠   (填“大”或“小”)。
湿法
强碱性介质中,Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法
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用含少量铁的氧化物的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl2xH2O)。有如下操作:

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试评价上述两种实验方案:其中正确的方案是________,理由是___________,据此计算得x=_________(用含m、n1或n2的代数式表示)。

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