Question

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＝-393 kJ·mol^-1

②铁及其化合物反应的焓变示意图如右图：

请写出FeCO₃在空气中煅烧生成Fe₂O₃的热化学方程式                     。

（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                。

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            。

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_正(CO)= 2v_逆(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 mol CO和2a mol 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的体积分数如图所示，此时I、II、III三个容器中一定处于化学平衡状态的是             ；上述反应的△H        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右图（以熔融Li₂CO₃ 和K₂CO₃为电解质）。则正极电极反应式为           ，以此电池为电源电解精炼铜，当有0.1 mol e^- 转移时，有           3.2 g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 间的关系如右图所示。

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               。

（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 H₂OFe_x(OH)_y^(3x-y)++y H⁺下列措施不能使平衡正向移动的是            （填序号）

_A．加水稀释   B．加入少量铁粉     C．升温     D．加入少量Na₂CO₃

Answer

（1）4FeCO3(s)+ O2(g)＝2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) △H＝-260 kJ·mol-1

（2）①0.03 mol·L-1·min-1 ②BC ③III 大于 ④O2＋4e－＋2CO2===2CO32- <

（3）Fe2O3＋CO 2FeO＋CO2（4）B

【解析】

试题分析：(1) 铁及其化合物反应的焓变示意图可推知4FeCO3(s)+ O2(g)＝2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) △H＝-260kJ·mol-1。(2)①测得Fe2O3在反应中减少的质量为氧原子的质量，所以得n(O)=0.6mol,故n(H2)=6n(Fe2O3)=1.2mol,计算的V(H2)=0.03mol·L-1·min-1。②恒温恒容条件下混合气体的密度不再改变,则质量不变，在有固体参加的气体反应中，质量不变，说明反应达到平衡；C中铁的物质的量不再改变，反应中有一种物质的量不在改变，说明反应达到平衡。④有部分电子被氧气得到，所以溶解的铜的质量小于3.2g(4)对于可逆反应增加反应物的量和减少生成物的量都可以使反应正向移动，聚合反应为吸热反应所以升高温度平衡正向移动；加入铁粉反应物的量减少，平衡逆向移动，故选B。

考点：热化学方程式的书写和计算，可逆反应中影响平衡移动的因素。