Question

FeSO₄是一种补血剂，常温下久置易变黄，一般认为是二价铁被氧化为三价铁的缘故。

（1）已知：①Fe²⁺(aq)-e^-= Fe³⁺(aq)  △H₁=akJ/mol

②O₂(g)+4 e^-+4H⁺(aq)=2H₂O(l)  △H₂=bkJ/mol

则FeSO₄在酸性溶液中变质的热化学方程式为_____ 。

常温下，配制浓度为0.1mol/L的FeSO₄溶液，研究不同 pH 对Fe²⁺ 氧化的影响，结果如下图所示，（假设反应过程中溶液体积不变）。

（2）在pH=5.5的环境下，该反应在0～15min的平均速率v（Fe²⁺）=_______；增大溶液pH，Fe²⁺被氧化速率_______（填“增大”、“减小”或“无影响”）。

（3）在平衡常数的计算中气态物质常以压强代替其浓度，Fe²⁺在酸性环境下氧化的平衡常数K的计算表达式是______；常温下该反应的平衡常数很大，为2.5×10³²L⁴ /(atm∙mol⁴)，下列说法正确的是_______。

a. Fe²⁺转化为Fe³⁺的趋势大       b. Fe²⁺转化为Fe³⁺的速率大

c. 反应进行得较为彻底          d. 酸性条件下Fe²⁺不会被氧化

（4）在pH=13的环境下，Fe²⁺的氧化变质可以理解为：

第一步： Fe²⁺+2OH^-= Fe(OH)₂，第二步_____________ （用化学方程式回答）；当氧化达到平衡时，c(Fe²⁺)/ c(Fe³⁺)_____4.0×10²²（填“>”“<”或“=”）。已知的Ksp[Fe(OH)₃]=2.5×10^-39，Ksp[Fe(OH)₂]=1.0×10^-15。

（5）根据上述分析，配制FeSO₄溶液的正确方法是加入适量的铁粉和_________。

Answer

4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=（4a+ b）kJ/mol 0.004mol/(L∙min) 增大 c4(Fe3+)/c4(Fe2+)∙c4(H+)∙p(O2) ac 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 = H2SO4

【解析】

（1）根据盖斯定律分析解答。

（2）根据图像和速率公式分析解答。

（3）根据此方程式4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l)写出平衡常数表达式。

（4）在pH=13的环境下，Fe2++2OH-= Fe(OH)2，接着Fe(OH)2被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

（5）由于Fe2+在酸性环境下易被氧化为Fe3+，在碱性环境中易被氧化成Fe(OH)3，所以配制FeSO4溶液的正确方法是加入适量的铁粉和H2SO4。

（1）①Fe2+(aq)-e-= Fe3+(aq) △H1=akJ/mol

②O2(g)+4 e-+4H+(aq)=2H2O(l) △H2=bkJ/mol

根据盖斯定律，①×4+②可得，4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=（4a+ b）kJ/mol，故答案为4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=（4a+ b）kJ/mol。

（2）v（Fe2+）=（0.1mol/L×60％）/15min=0.004mol/(L∙min)，根据图示分析，增大溶液pH，Fe2+氧化率增大，所以Fe2+被氧化速率增大，故答案为0.004mol/(L∙min)；增大。

（3）根据4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l)，可知Fe2+在酸性环境下氧化的平衡常数K=c4(Fe3+)/c4(Fe2+)∙c4(H+)∙p(O2)；

a.因为常温下该反应的平衡常数很大，故Fe2+转化为Fe3+的趋势大，a故正确；

b.K值越大，表示反应进行得越完全，故b错误；

c. K值越大，表示反应进行得越完全，越彻底，故c正确；

d. 在酸性条件下Fe2+会被氧化，故d错误；

故答案为c4(Fe3+)/c4(Fe2+)∙c4(H+)∙p(O2)；ac。

（4）在pH=13的环境下，Fe2++2OH-= Fe(OH)2，接着Fe(OH)2被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；根据pH=13，可知c(OH-)=10-1mol/L，Ksp[Fe(OH)3]=2.5×10-39=c(Fe3+)c3(OH-)，c(Fe3+)=2.5×10-36，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-15=c(Fe2+)c2(OH-)，c(Fe2+)=1.0×10-13，c(Fe2+)/ c(Fe3+)=1.0×10-13/2.5×10-36=4.0×1022，故答案为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；=。

（5）由于Fe2+在酸性环境下易被氧化为Fe3+，在碱性环境中易被氧化成Fe(OH)3，所以配制FeSO4溶液的正确方法是加入适量的铁粉和H2SO4，故答案为H2SO4。