Question

1．铁、铝是生活中常见的重要金属材料．
高温下炼铁的主要反应为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）-Q
（1）写出该反应的平衡常数的表达式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$．当混合气体的质量、平均分子量、密度（填物理量名称）不变时，表明上述反应已达到平衡．
（2）写出一种能提高上述反应中氧化铁转化率的措施升高温度、提高一氧化碳的浓度、及时移走二氧化碳等．取一定量铝热剂，在高温下进行铝热反应：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃．
（3）请标出电子转移的方向和数目．若反应中有 1.5mol 电子转移，可得到铁28g．
（4）将铝热剂直接加到足量氢氧化钠溶液中，有气体生成．请写出该现象对应的离子方程式．2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑
（5）若将铝热反应后所得固体用足量盐酸溶解，并加入硫氰化钾溶液，溶液不变血红色．据此能否确认固体中已不含氧化铁？说明理由．不能确认，因为所得固体中有铁，会将 Fe³⁺还原为 Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应物浓度幂之积；未反应时是变量现不变说明达平衡状态；
（2）提高氧化铁的转化率，则平衡正向移动，所以可以通过升高温度、提高一氧化碳的浓度、及时移走二氧化碳等方法；
（3）一氧化碳是还原剂，而氧化铁中铁化合价降低是氧化剂，所以电子转移的方向和数目表示为：，由反应方程式可知，生成1mol铁转移3mol的电子，所以有 1.5mol 电子转移生成0.5mol的铁；
（4）将铝热剂直接加到足量氢氧化钠溶液中，铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气；
（5）将铝热反应后所得固体用足量盐酸溶解，并加入硫氰化钾溶液，溶液不变血红色说明无铁离子，而固体中有铁，会将 Fe³⁺还原为 Fe²⁺，所以不能确认，是否含氧化铁．

解答 解：（1）平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，所以K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；未平衡时质量、平均分子量、密度等都随时间的变化而变化，如果气体的质量、平均分子量、密度不再随时间的变化而变化说明达平衡状态，故答案为：K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$；质量、平均分子量、密度；
（2）提高氧化铁的转化率，则平衡正向移动，所以可以通过升高温度、提高一氧化碳的浓度、及时移走二氧化碳等方法，故答案为：升高温度、提高一氧化碳的浓度、及时移走二氧化碳等；
（3）一氧化碳是还原剂，而氧化铁中铁化合价降低是氧化剂，所以电子转移的方向和数目表示为：，由反应方程式可知，生成1mol铁转移3mol的电子，所以有 1.5mol 电子转移生成0.5mol的铁，质量为28g，故答案为：；28；
（4）将铝热剂直接加到足量氢氧化钠溶液中，铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，离子反应方程式为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
（5）将铝热反应后所得固体用足量盐酸溶解，并加入硫氰化钾溶液，溶液不变血红色说明无铁离子，而固体中有铁，会将 Fe³⁺还原为 Fe²⁺，所以不能确认，是否含氧化铁，故答案为：不能确认，因为所得固体中有铁，会将 Fe³⁺还原为 Fe²⁺．

点评 本题考查了 铁及其化合物性质的分析判断，氧化还原反应电子的转移，注意铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气，题目难度中等．