15.碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,将其隔绝空气加热到200℃开始分解为FeO和CO2,若将其在空气中高温煅烧则生成Fe2O3

(1)已知25℃,101kPa时:
①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393kJ•mol-1
②铁及其化合物反应的焓变示意图如图1:
请写出FeCO3在空气中煅烧生成Fe2O3的热化学方程式4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=-260kJ•mol-1
(2)据报道,一定条件下Fe2O3可被甲烷还原为“纳米级”的金属铁.其反应为:Fe2O3(s)+3CH4(g)═2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)△H
①反应在3L的密闭容器中进行,2min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少4.8g,则该段时间内用H2表示该反应的平均反应速率为0.03mol•L-1•min-1
②将一定量的Fe2O3(s)和3CH4(g)置于恒温恒容密闭容器中,在一定条件下反应,能说明反应达到平衡状态的是BC.
A.CO和H2的物质的量之比为1:2               B.混合气体的密度不再改变
C.铁的物质的量不再改变                       D. v(CO)=2v(H2
③在容积均为VL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中加入足量“纳米级”的金属铁,然后分别充入a molCO和2amol H2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数如图2所示,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定处于化学平衡状态的是III;上述反应的△H大于0(填“大于”或“小于”).
④甲烷经重整催化作用提供反应气的燃料电池如图3(以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质).则正极电极反应式为O2+4e-+2CO2═2CO32-,以此电池为电源电解精炼铜,当有0.1mol e-转移时,有<3.2g铜溶解(填“>”、
“<”或“=”).
(3)Fe2O3用CO还原焙烧的过程中,反应物、生成物和温度之 间的关系如图4所示.
若在800℃,混合气体中CO2体积分数为40%的条件下,Fe2O3用CO还原焙烧,写出反应的化学方程式为Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2FeO+CO2
(4)Fe2O3还可以用来制备FeCl3,通过控制条件FeCl3可生成聚合物,其离子方程式为:x Fe3++y H2O═Fex(OH)y(3x-y)++y H+下列措施不能使平衡正向移动的是B(填序号)
A.加水稀释   B.加入少量铁粉     C.升温     D.加入少量Na2CO3
14.为回收利用废镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等),科研人员研制了一种回收镍的新工艺.工艺流程如图:
氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2
开始沉淀的pH1.56.57.7
沉淀完全的pH3.79.79.2
已知常温下:①有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全
的pH如右表     ②Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
③常温时,Ksp(CaF2)=2.7×10-11
回答下列问题:
(1)写出酸浸时Fe2O3和硫酸反应的化学方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O.
(2)浸出渣主要成分为CaSO4•2H2O和BaSO4两种物质.
(3)操作B是除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下方案:向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH在3.7~7.7范围内,静置,过滤.请对该实验方案进行评价方案错误,在调节pH前,应先在滤液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请加以改正).
(4)流程中的“副产品”为CuSO4•5H2O(填化学式).在空气中灼烧CuS可以得到铜的氧化物,向Cu、Cu2O、CuO组成的混合物中加入1L 0.6mol•L-1HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到2240mLNO气体(标准状况),若该混合物中含0.1molCu,与稀硫酸充分反应至少消耗0.1mol H2SO4
(5)操作C是为了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-浓度为3×10-3mol•L-1,则溶液中$\frac{c(C{a}^{2+})}{c({F}^{-})}$=1.0×10-3
(6)电解产生2NiOOH•H2O的原理分两步:
①碱性条件下,Cl-在阳极被氧化为ClO-,则阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O;
②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH•H2O沉淀.则该步反应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-
9.自然界存在丰富的碳、氮、硅、磷、铁等元素,它们可形成单质及许多化合物.按要求回答下列问题:
(1)铁能与CO形成配合物Fe(CO)5,其熔点为-20.50C,沸点为1020C,易溶于CCl4,据此判断Fe(CO)5晶体属于分子晶体(填晶体类型).
(2)铁在元素周期表中位置是第四周期第Ⅷ族,亚铁离子具有强还原性,从电子排布的角度解释,其原因是Fe2+的3d轨道有6个电子,失去1个电子后3d轨道电子排布处于半充满稳定状态.
(3)南海海底蕴藏着大量的天然气水化合物,俗称“可燃冰”.可燃冰是一种晶体,晶体中平均每46个H2O分子通过氢键构成8个笼,每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子.若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离的H2O分子填充.可燃冰的平均组成可表示为CH4•8H2O.
(4)亚磷酸(H3PO3与过量NaOH反应充分反应生成亚磷酸氢二钠(Na2HPO3),则亚磷酸氢二钠属于正盐盐(填“正”、“酸式”).
(5)金刚石晶胞结构模型如图,立方BN结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当.在立方BN晶体中,B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为3:1;每个N原子周围最近且等距离的N原子数为12;如果阿佛加德罗常数近似取6×1023/mol,立方BN的密度为a g•cm-3,摩尔质量为b g•mol-1,计算晶体中最近的两个N原子间距离是$\frac{\sqrt{2}}{2}\root{3}{\frac{b}{150a}}$nm(用含a、b代数式表示).
 0  153976  153984  153990  153994  154000  154002  154006  154012  154014  154020  154026  154030  154032  154036  154042  154044  154050  154054  154056  154060  154062  154066  154068  154070  154071  154072  154074  154075  154076  154078  154080  154084  154086  154090  154092  154096  154102  154104  154110  154114  154116  154120  154126  154132  154134  154140  154144  154146  154152  154156  154162  154170  203614 

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