Question

铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属材料。请回答下列有关问题：

（1）工业上常利用CO还原铁的氧化物冶炼铁。

已知：Fe₂O₃(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO₂(g)    ΔH₁＝－25kJ/mol

3Fe₂O₃(s)＋CO(g)=2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)    ΔH₂＝－47kJ/mol

Fe₃O₄(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO₂(g)    ΔH₃＝＋19kJ/mol

请写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO₂气体的热化学反应方程式：_____。

（2）11.2gFe与一定量的HNO₃充分反应后，Fe全部溶解，生成Fe^2＋、Fe^3＋的物质的量之比为1：4，将生成的气体与一定量的O₂混合后通入水槽中，气体恰好被完全吸收，O₂的物质的量是____。

（3）利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)₂，装置如图所示，两电极分别是石墨和铁，电解质溶液为NaCl溶液。

①植物油的作用是___，在加入植物油之前，要对NaCl溶液作何处理：____。

②阳极的电极反应式为____。

③若将该装置改为防止Fe发生电化学腐蚀的装置，则Fe电极应与电源____极相连，当电路中通过2mol电子时，两极共收集到气体___L(标准状况)。

Answer

FeO(s)+CO(g)= Fe(s)+CO2(g) △H =-11 kJ/mol 0.14 mol 起到隔绝空气的作用 要将NaCl溶液加热煮沸，除去溶解氧气 Fe-2e=Fe2+ 阴 44.8 L

【解析】

（1）根据盖斯定律解答；

（2）根据氧化还原反应中电子守恒规律解答；

（3）根据电解原理，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应进行解答。

（1）由已知①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25kJ/mol；②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47kJ/mol；③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19kJ/mol，根据盖斯定律，由(①3-②-③2)可得：FeO(s)+CO(g)= Fe(s)+CO2(g) △H=(-25 kJ/mol3+47 kJ/mol-19kJ/molx2) =-11 kJ/mol；答案：FeO(s)+CO(g)= Fe(s)+CO2(g) △H =-11 kJ/mol；

(2)根据两个反应过程，利用得失电子守恒，知铁失电子总数等于氧气得电子总数，故2n(Fe2+)+3n(Fe 3+ )=4n(O2 )，而n(Fe2+ )= n(Fe)=0.04mol，n(Fe3+ )=n(Fe)=0.16 mol，则n(O2 )=(0.042+0.163)mol=0.14 mol；答案：0.14 mol；

  (3)①Fe(OH)2易被空气中氧气氧化，植物油密度小，浮在液面上可以起到隔绝空气的作用；在加入植物油之前，需要将NaCl溶液加热煮沸，除去溶解氧气。答案：起到隔绝空气的作用；要将NaCl溶液加热煮沸，除去溶解氧；

②本实验目的是通过电解实验制得纯净的Fe(OH)2，所以阳极应为Fe放电，电极反应式为Fe-2e=Fe2+；答案：Fe-2e=Fe2+；

③利用电解原理保护铁，则Fe应作阴极，与电源负极相连，此时为电解NaCl溶液，根据2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，知电路中通过2 mol电子时，两极共 收集到2 mol气体，在标准状况下的体积为44.8 L。答案：阴；44.8 L。