Question

（12分）铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。

（1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：

Fe₂O₃（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO₂（g） △H＞0。

①该反应的平衡常数表达式为K＝________________；

②该温度下，在2L盛有Fe₂O₃粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均反应速率为_____________________；

（2）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是__________；

（3）三价铁盐和铝盐在性质上有很多相似的地方，如遇碱都生成难溶的胶状沉淀，可用于净水；也有不同之处，如Fe³⁺既有氧化性又有还原性，Al³⁺只有氧化性．但Fe³⁺只有在碱性介质中才能被氧化为FeO₄^2-，请完成下列化学方程式：

_____Fe（OH）₃+___ClO^-+____＝____FeO₄^2-+___Cl^-+____；

（4）若将ag Fe和Al的混合物溶于2mol/L足量的硫酸中，再往溶液中加入足量的6mol/L的NaOH溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥灼烧，称量所得固体的质量仍为ag，则原混合物中Al的质量分数为_____________。

Answer

（1）① ② 0.015mol/（L•min） （2）b

（3）2、3、4OH-、2、3、5H2O （4）30%

【解析】

试题分析：（1）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此根据方程式可知K＝；

②生成单质铁的物质的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，则分解方程式Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）可知消耗CO的物质的量是0.3mol，其浓度是0.3mol÷2L＝0.15mol/L，所以CO的反应速率V＝0.15mol/L÷10min＝0.015mol/（L•min）；

（2）应用通过加热引发铝热反应，所以开始速率为零，一旦反应，反应放热，温度不断升高，化学反应速率加快，因此图像b符合，答案选b；

（3）在反应中Fe元素化合价由Fe（OH）3中+3价升高为FeO42-中+6价，化合价总升高3价。Cl元素化合价由ClO-中+1价降低为Cl-中-1价，共降低2价，根据电子得失守恒可知化合价最小公倍数为6，所以Fe（OH）3、FeO42-的系数为2，ClO-、Cl-的系数为3，根据题目信息及电荷守恒可知，反应物中缺项为OH-，由原子守恒可知生成物中缺项为H2O，因此配平后方程式为：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）Al、Fe混合物与足量硫酸反应后，向溶液中加入足量的NaOH溶液，得到的沉淀为氢氧化铁，将沉淀洗涤，灼烧得到的固体为氧化铁，氧化铁质量与Al、Fe总质量相等，这说明氧化铁中氧元素质量等于混合物中Al的质量，故混合物中Al的质量分数＝×100%＝30%。

考点：考查化学平衡常数、反应速率计算；氧化还原反应方程式配平以及混合物的有关计算等