Question

铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用，请回答下列问题：

（一）高炉炼铁过程中发生的主要反应为：

Fe₂O₃（s）+CO（g）  Fe（s）+CO₂（g）

已知该反应在不同温度下的平衡常数 如下：

温度/℃  1000   1115   1300

平衡常数 4.0     3.7    3.5

（1）该反应的平衡常数表达式K=               ；△H              0（填“＞”、“＜”或“=”）．

（2）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是                  ．

A．提高反应温度                    B．移出部分CO₂

C．加入合适的催化剂                D．减小容器的容积

（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此时υ_正     υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．经过10min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO₂）=            ．

（二）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．

（4）一定条件下Fe（OH）₃与KClO在KOH溶液中反应可制得K₂FeO₄，其中反应的氧化剂是           ；生成0.5mol K₂FeO₄转移电子的物质的量是               mol．

（5）从环境保护的角度看，制备K₂FeO₄较好的方法为电解法，其装置如图所示．电解过程中阳极的电极反应式为                 ．

Answer

（14分）

（1）；＜；

（2）B；

（3）＞；0.008 mol/（L•min）；

（4）KClO；1.5；

（5）Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣+4H2O。

【解析】

试题分析：（一）（1）平衡常数指：生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，固体、纯液体的浓度为常数，所以反应：Fe2O3（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）的平衡常数k=，由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，故升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：；＜；

（2）A、该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应移动，CO的平衡转化率降低，故A错误；B、移出部分CO2平衡向正反应移动，CO的平衡转化率增大，故B正确；C、加入合适的催化剂平衡不移动，故C错误； D、反应前后气体的物质的量不变，减小容器的容积，增大压强平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故D错误；故选B；

（3）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，依据浓度商Q=1＜K=4，说明反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；

令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：

Fe2O3（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）

开始（mol）： 1 0

变化（mol）： n n

平衡（mol）： 1-n n

所以K==4，解得n=0.8，所以υ（CO2）==0.008 mol/（L•min），故答案为：＞；0.008 mol/（L•min）；

（二）（4）该反应中，铁元素的化合价由+3价变为+6价，氯元素化合价由+1价变为-1价，所以氢氧化铁是还原剂，次氯酸钾是氧化剂，生成0.5mol K2FeO4转移的电子的物质的量=0.5mol×（6-3）=1.5mol，故答案为：KClO；1.5；

（5）Na2FeO4能消毒、净水的原因高价铁具有氧化性，能消毒杀菌，生成Fe3+形成胶体，具有吸附悬浮物的净水的作用，电解时阳极Fe失电子发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；故答案为：Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O。

考点：考查了化学反应速率和化学平衡、电解原理及其应用的相关知识。