Question

【题目】铁及其化合物在工农业生产中有重要的作用。

（1）已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol；

②C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ/mol

③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-1651.0kJ/mol

CO还原Fe2O3的热化学方程式为__________________________________________。

（2）高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的新举措，反应原理：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。

①在上图A、B、C三点中，选出对应下表物理量最小的点。

反应速率	平衡常数K	平衡转化率α
_________	_________	_________

②在300℃时，向C点平衡体系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应向_________方向进行（填“正反应”、‘逆反应”或“不移动”）。

③一定温度下，CO的转化率与起始投料比[n(H2)/n(CO)]的变化关系图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x=_____________。

（3）三氯化铁是一种重要的化合物，可以用来腐蚀电路板。某腐蚀废液中含有0.5mol·L-1Fe3+和0.26mol·L-1的Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为_________。[KspCu(OH)2=2.6×l0-19；KspFe(OH)3=4×l0-38]

（4）莫尔盐，即六水合硫酸亚铁铵晶体，是一种重要的化工原料，在空气中缓慢风化及氧化，欲证明一瓶久置的莫尔盐已经部分氧化，需要进行实验操作是：取少量样品，加无氧水溶解，将溶液分成两份，______________________________________，则证明该样品已部分氧化。

Answer 1

【答案】 Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1 B C B 正反应 3 3 ≤pH＜5 向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色；向另一溶液中加入铁氰化钾溶液，产生特征蓝色沉淀

【解析】（1）根据盖斯定律：②×3-（①×3-③），整理得到CO还原Fe2O3的热化学方程式. Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1；正确答案：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1。

（2）①从图像可知，温度升高，甲醇的体积分数减小，该反应为放热反应；升高温度，平衡左移，平衡常数K减小，C点最小；从曲线图看出， A状态下体积小，甲醇体积分数大；B状态下体积大，甲醇体积分数小；A曲线相对于B曲线来说，相当于加压，平衡右移，平衡转化率B点最小，由于B点对应温度低，物质的浓度小，反应速率慢，正确选项B 、C 、 B。

②恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，发生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 反应，达到平衡时CH3OH的体积分数为50%，设CH3OH的量为xmol.假设容器的体积为1L；

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量 1 2 0

变化量 x 2x x

平衡量 1- x 2-2x x

50%= x/(1- x+2-2x+x), x=0.75 mol;该反应平衡常数为0.75/0.25×0.52=12;在300℃时，向C点平衡体系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应的各物质的量分别为0.75molCO、1.5 mol H2、1.25 molCH3OH，该反应的浓度商为1.25/0.75×1.52=0.74<12,反应正反应方向进行；正确答案：正反应。

③根据反应方程式：设n(H2)/n(CO)= x，CO的起始量为amol, H2的量为a x mol,

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量 a a x 0

变化量 0.6 a 1.2a 0.6a

已知D点氢气的转化率为40%，1.2 a/ a x=40%, 解之x=3；所以n(H2)/n(CO)=3；正确答案：3。

（3）KspFe(OH)3=c(Fe3+)×c3(OH-)=4×l0-38, 已知c(Fe3+)≤4×l0-5，则c,(OH-)= l0-11，c,(H+)=10-3，pH≥3；KspCu(OH)2= c(Cu2+)×c2(OH-) =2.6×l0-19，已知c c(Cu2+)=0.26mol·L-1，则c(OH-)= l0-9，c(H+)=10-5，pH=5，因此欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为3 ≤pH＜5 ；正确答案：3 ≤pH＜5。

（4）证明莫尔盐已经部分氧化，需要检验盐中含有亚铁离子和铁离子，铁离子检验可用硫氰化钾溶液；亚铁离子检验可以用铁氰化钾溶液；正确答案：向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色；向另一溶液中加入铁氰化钾溶液，产生特征蓝色沉淀。