Question

【题目】铁及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。

(1)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气，原理如下：

①MnFe2O4(s)===MnFe2O(4－x)(s)＋x/2O2(g)　ΔH1

②MnFe2O(4－x)(s)＋xH2O(g)===MnFe2O4(s)＋xH2(g)　ΔH2

③2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH3

则：ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系为ΔH3＝________。

(2)纳米铁是重要的储氢材料，可用下列反应制得：Fe(s)＋5COFe(CO)5(g)　ΔH<0。在1 L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.5 mol CO，在T1、T2不同温度下进行反应，测得c(CO)与温度、时间的关系如图1所示。

①T1________(填“>”或“<”)T2。

②T2温度下，上述反应的平衡常数K＝________(结果不要求带单位)。

(3)高铁酸钾(K2FeO4)被人们称为“绿色化学”净水剂。高铁酸钾在酸性至弱碱性条件下不稳定。

①工业上用KClO与Fe(NO3)3溶液反应制得K2FeO4，反应的离子方程式为____________________。制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液混合的操作为________________________。

②已知K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示。

向pH＝6的溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为____________________________________。

(4)电解法可制得K2FeO4，装置如图所示。阳极的电极反应式为________。

Answer 1

【答案】2(ΔH1+ΔH2)/x > 8×103 3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO42-＋3Cl－＋5H2O 在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中 HFeO4-＋OH－===FeO42-＋H2O Fe－6e－＋8OH－===FeO42-＋4H2O

【解析】

(1)根据盖斯定律结合热化学方程式计算可得ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系；

(2) ①该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO的浓度增大，以此判断；

②根据图中数据，列出三段式，找出平衡浓度，根据K＝计算；

(3)①ClO-与Fe3+反应生成FeO42-，ClO-被还原为Cl-，根据得失电子守恒和电荷守恒及原子守恒写出反应的离子方程式；

制备K2FeO4时，K2FeO4在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解，应把Fe（NO3）3饱和溶液滴加到KClO溶液中；

②由图可知，pH＝6时溶液主要存在HFeO4-，加入KOH溶液发生中和，以此写出该反应的离子方程式；

(4)铁是阳极失去6个电子生成FeO42-，据此书写阳极反应式。

(1) 已知：①MnFe2O4(s)===MnFe2O(4－x)(s)＋x/2O2(g)　ΔH1

②MnFe2O(4－x)(s)＋xH2O(g)===MnFe2O4(s)＋xH2(g)　ΔH2

③2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH3

由热化学方程式结合盖斯定律，将反应①2+②2可得2xH2O(g)===2xH2(g)＋xO2(g) ΔH=

2(ΔH1+ΔH2)，反应③x可以得到相同的热化学方程式，则有ΔH3＝2(ΔH1+ΔH2)/x。

故答案为：2(ΔH1+ΔH2)/x；

(2) ①该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时CO的浓度增大，由图可知，T2时CO平衡浓度小于T1时，则T1>T2。

②T2温度下，

Fe(s)＋5COFe(CO)5(g)

起始（mol/L） 0.5 0

转化（mol/L） 0.4 0.08

平衡（mol/L） 0.1 0.08

平衡常数K＝==8×103，

故答案为：> ；8×103；

(3)①ClO-与Fe3+反应生成FeO42-，ClO-被还原为Cl-，根据得失电子守恒和电荷守恒及原子守恒可得反应的离子方程式为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO42-＋3Cl－＋5H2O；

制备K2FeO4时，K2FeO4在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解，应把Fe（NO3）3饱和溶液滴加到KClO溶液中，具体操作为：在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中；

故答案为：3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO42-＋3Cl－＋5H2O；在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中；

②由图可知，pH＝6时溶液主要存在HFeO4-，加入KOH溶液发生中和，反应的离子方程式为HFeO4-＋OH－===FeO42-＋H2O，

故答案为：HFeO4-＋OH－===FeO42-＋H2O；

(4)铁是阳极失去6个电子，因此阳极电极反应式为Fe－6e－＋8OH－＝FeO42－＋4H2O，

故答案为：Fe－6e－＋8OH－===FeO42-＋4H2O。