Question

铁、钴（Co）、镍（Ni）是同族元素，它们的化合物在工业上有重要的应用。

（1）现将含0.5mol FeCl₃的溶液和含0.5mol KSCN的溶液混合，混合后溶液体积为1L，已知溶液存在平衡：Fe³⁺(aq)+SCN^-(aq) Fe(SCN)²⁺(aq)（忽略其它过程）。

平衡浓度c[Fe(SCN)²⁺]与温度T的关系如图所示：

则该反应△H____0（填“>”或“<”），温度为T₁时，反应在5秒钟时达到平衡，平c[Fe(SCN)²⁺]=0.45 mol/L，求达到平衡时的平均反应速率v(SCN^-)＝____mol·L^－1·S^－1，该温度下的Fe³⁺的平衡转化率为_____，该温度下反应的平衡常数为__________。

（2）草酸钴（CoC₂O₄）是一种难溶于水的浅粉红色粉末，通常用硫酸钴溶液和草酸铵溶液反应制得，写出该反应的离子方程式：______________________。                             

（3）已知某溶液中，Co²⁺、Ni²⁺的浓度分别为0.60mol/L和1.2mol/L，取一定量的该溶液，向其中滴加NaOH溶液，已知Ksp[Co(OH)₂]=6.0×10^﹣15，Ksp[Ni(OH)₂]=2.0×10^﹣15，当Co(OH)₂开始沉淀时，溶液中  的值等于______。（取两位有效数字）

（4）Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄ (其中Co、Ni均为+2价）可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性。两种不同方法制得的催化剂在10℃时催化、分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化的曲线如右图所示。

由图中信息可知:__________法制取得到的催化剂活性更高；Co²⁺、Ni²⁺ 两种离子中催化效果较好的是_____________________。

Answer

< 0.09 90% 180 C₂O₄2— + Co2+ = CoC₂O₄↓ 3.0 微波水热 Co2+

【解析】（1）根据图像可知升高温度c[Fe(SCN)2+]减小，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，所以正反应是放热反应，则该反应△H＜0；温度为T1时，反应在5秒钟时达到平衡，平衡时c[Fe(SCN)2+]=0.45 mol/L，则消耗SCN－的浓度是0.45mol/L，因此达到平衡时的平均反应速率v(SCN-)＝0.45mol/L÷5s＝0.09mol·L－1·S－1，消耗铁离子是0.45mol，所以该温度下的Fe3+的平衡转化率为×100%＝90%。平衡时Fe3+(aq)、SCN-(aq)的浓度分别是0.05mol/L，所以该温度下反应的平衡常数为＝180。（2）硫酸钴溶液和草酸铵溶液发生复分解反应生成难溶的草酸钴，反应的离子方程式为C₂O₄2— + Co2+ = CoC₂O₄↓；（3）当Co2+开始沉淀时，溶液中存在两个溶解平衡：CO（OH）2⇌CO2++2OH-，Ni（OH）2⇌Ni2++2OH-，溶液中c(Co2+)/c(Ni2+)=c2(OH-)c(Co2+)/c2(OH-)c(Ni2+)=Ksp[Co（OH）2]/Ksp[Ni（OH）2]=3.0；（4）过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高，根据图象可知，x相同时，微波水热法初始速度大于常规水热法，故微波水热法制得催化剂的活性更高；由图可知，随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co2+的比例增大，故Co2+的催化活性更高。