题目内容

18．铁在工业和生活中都具有非常重要的应用．某含铁化合物W，为探究其成分，化学兴趣小组的同学取化合物W粉末进行试验．经组成分析，该粉末除Fe外还有O和另一未知元素共三种元素．另取2.22g化合物W的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，恰好完全反应．过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10g．请回答：
（1）则另一未知元素为Na（填化学式）．
（2）①该化合物W的化学式为NaFeO2．
②该化合物W与适量稀硫酸反应的化学方程式2NaFeO2+4H2SO4=Na2SO4+Fe2（SO4）3+4H2O．
（3）草酸钴是广泛应用于磁性材料、电池材料、及超硬材料等领域．某研究小组在实验室探究CoC2O4分解反应的平衡常数．将一定量纯净的CoC2O4粉末置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解的平衡：CoC2O4（s）?CoO（s）+CO（g）+CO2（g），实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度（℃）240250260270
平衡总压强/kPa5.78.312.017.1
平衡气体总浓度/
mol•L-1		2.4×10-33.4×10-34.8×10-36.8×10-3
由表中数据，列式计算250℃时CoC2O4分解平衡常数2.89×10-6．该反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）温度加热至350℃，CO2的体积分数开始发生变化，体积分数和温度的关系如下：

试画出CO的体积分数随温度变化的曲线．

分析 得到红棕色粉末1.60g，n（Fe2O3）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$=0.01mol，蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10g，由反应物、生成物及元素守恒可知，该无水盐为Na2SO4，则n（Na2SO4）=$\frac{7.10g}{142g/mol}$=0.05mol，反应后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，n（NaOH）=$\frac{3.20g}{40g/mol}$=0.08mol，则W中含n（Na）=0.05mol×2-0.08mol=0.02mol，W中n（O）=$\frac{2.22g-0.02mol×23g/mol-0.01mol×2×56g/mol}{16g/mol}$=0.04mol，则W中Na、Fe、O的原子个数比为1：1：2，W为NaFeO2，可解答（1）、（2）；
（3）结合表格中平衡的浓度计算K=$\frac{生成物浓度幂之积}{反应物浓度幂之积}$，由表中数据可知，随着温度的升高平衡总压强增大，即平衡正向移动；
（4）由图分析可知CO2的体积分数逐渐增大，而反应在密闭容器中进行，所以只能是CO还原CoO转化为CO2，且CO2增加的量等于CO减少的量，以此来解答．

解答 解：1.60g红棕色粉末为Fe2O3，n（Fe2O3）=$\frac{1.60g}{160g/mol}$=0.01mol，蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10g，由反应物、生成物及元素守恒可知，该无水盐为Na2SO4，则n（Na2SO4）=$\frac{7.10g}{142g/mol}$=0.05mol，反应后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，n（NaOH）=$\frac{3.20g}{40g/mol}$=0.08mol，则W中含n（Na）=0.05mol×2-0.08mol=0.02mol，W中n（O）=$\frac{2.22g-0.02mol×23g/mol-0.01mol×2×56g/mol}{16g/mol}$=0.04mol，则W中Na、Fe、O的原子个数比为1：1：2，W为NaFeO2，
（1）含铁化合物溶于适量稀硫酸生成硫酸铁和另一元素的硫酸盐，加氢氧化钠后，铁元素全部转化为氢氧化铁沉淀，将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐，则该盐只能是硫酸钠，所以另一未知元素为Na元素，故答案为：Na；
（2）由上述分析可知，W的化学式为NaFeO2，W与适量稀硫酸反应的化学方程式为2NaFeO2+4H2SO4=Na2SO4+Fe2（SO4）3+4H2O，
故答案为：NaFeO2；2NaFeO2+4H2SO4=Na2SO4+Fe2（SO4）3+4H2O；
（3）根据表中数据，250℃CoC2O4分解达平衡时，平衡总浓度为3.4×10-3 mol•L-1，则CO和CO2的平衡浓度相同，各为1.7×10-3 mol•L-1，则平衡常数K=c（CO）•c（CO2）=1.7×10-3×1.7×10-3=2.89×10-6；由表中数据可知，随着温度的升高平衡总压强增大，即平衡正向移动，则正反应为吸热反应，△H＞0，
故答案为：2.89×10-6；＞；
（4）由图分析可知CO2的体积分数逐渐增大，而反应在密闭容器中进行，所以只能是CO还原CoO转化为CO2，且CO2增加的量等于CO减少的量，则CO的体积分数随温度变化的曲线如图，故答案为：．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，涉及物质组成的测定、化学平衡常数的计算及影响平衡的因素等，把握发生的反应、原子守恒推断W为解答的关键，侧重分析与推断能力的考查，注意物质性质及反应原理的综合应用，题目难度中等．

练习册系列答案
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