Question

7．研究铁及其化合物对生产生活具有重要的意义．
（1）已知25℃，101kPa时：
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO₃在空气中加热反应生成Fe₂O₃的热化学方程式是4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol．
（2）一定条件下铁可以和CO₂发生反应：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），已知该反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系如图甲所示：

①该反应△H＞0（填“＜”或“＞”）．
②下列措施中能使平衡时c（CO）/c（CO₂）增大的是A（填序号）．
A．升高温度        B．增大压强       C．充入一定量CO      D．再加入一些铁粉
③一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂气体，反应过程中CO₂气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示，8分钟内，CO的平均反应速率v（CO）=0.0625mol/（L•min）．计算该反应的平衡常数K=2.5．
（3）铁的重要化合物高铁酸钠是一种饮用水消毒剂，具有氧化能力强、安全性好等优点．
①高铁酸钠生产方法之一是电解法，其原理为Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，则电解时阳极的电极反应式是Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．
②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）发生反应：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减，构造目标热化学方程式；
（2）①图象甲中平衡常数曲线随温度升高增大，说明正反应为吸热反应，逆向为放热反应；
②当能使平衡时c（CO）/c（CO₂）增大，则平衡正向移动；
③Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量           0.7                0
变化量           0.5               0.5
平衡量           0.2                0.5
结合速率计算及K表达式计算；
（3）①Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，阳极上Fe失去电子；
②在强碱性介质中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高铁酸钠、氯化钠和水，只有钠离子实际不参加反应．

解答 解：（1）发生反应：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
已知：①4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=-1648kJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393kJ/mol
③2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=-1480kJ/mol
根据盖斯定律，①-③×2+②×④可得4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g），故△H=-1648kJ/mol-2×（-1480kJ/mol）+4×（-393kJ/mol）=-260kJ/mol，
故反应热化学方程式为：4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol，
故答案为：4FeCO₃（s）+O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+4CO₂（g）△H=-260kJ/mol；
（2）①图象甲中平衡常数曲线随温度升高而增大，说明正反应为吸热反应，△H＞0，故答案为：＞；
②Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），反应前后是气体体积不变的吸热反应，
A．升高温度，平衡正向移动，则c（CO）/c（CO₂）增大，故A正确；        
B．增大压强，平衡不移动，c（CO）/c（CO₂）不变，故B错误；       
C．充入一定量CO，平衡时c（CO）/c（CO₂）不变，故C错误；      
D．再加入一些铁粉，平衡不移动，c（CO）/c（CO₂）不变，故D错误；
故答案为：A；
③Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），
起始量           0.7                0
变化量           0.5               0.5
平衡量           0.2                0.5
8分钟内，CO的平均反应速率v（CO）=$\frac{0.5mol/L}{8min}$=0.0625mol/（L•min），
K=$\frac{0.5}{0.2}$=2.5，
故答案为：0.0625mol/（L•min）；2.5；
（3）①Fe+2NaOH+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Na₂FeO₄+3H₂↑，阳极上Fe失去电子，阳极反应为Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；      
②在强碱性介质中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高铁酸钠、氯化钠和水，离子反应为2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案为：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

点评 本题考查较综合，涉及化学平衡常数及计算、电解原理应用等，为高考常见题型，把握物质的性质及反应原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．