Question

铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe₂O₃₍s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g)。

（1）①该反应的平衡常数表达式为：K=___。

②该温度下，在2L盛有Fe₂O₃粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均反应速率为___。

（2）请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：①___②___。

（3）明矾KAl(SO₄)₂·12H₂O的水溶液呈___性（填”酸性、碱性、中性），溶液中各离子的浓度从大到小的顺序为____。

（4）写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式：___，欲使上述体系中Al³⁺浓度增加，可加入的物质是____。

（5）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是____。

a.  b.  c.  d.

Answer

0.015mol(L•min) CO或（CO2）的生成速率与消耗速率相等 CO（或CO2）的质量不再改变 酸性 c(SO42-)＞c(K+)＞c(Al3+)＞c(H+)＞c(OH-) Al(OH)3H++AlO2-+H2O 盐酸 b

【解析】

(1)①平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；

②先根据化学方程式计算出消耗的CO的物质的量，然后根据V==求出CO的化学反应速率；

(2)根据化学平衡状态的特征分析，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变；

(3)明矾是KAl(SO4)2•12H2O，结合铝离子水解呈酸性分析；

(4)根据Al(OH)3的酸式电离；根据Al(OH)3的碱式电离平衡以及外界条件对电离平衡的影响；

(5)根据通过加热引发铝热反应以及铝热反应为放热反应以及温度升高化学反应速率加快分析。

(1)①因平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，则K=；

②生成了单质铁的物质的量为：=0.2mol，则：

Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)

0.3mol 0.2mol

所以CO的反应速率V====0.015mol/(L•min)；

(2)因当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、质量、体积分数以及百分含量不变，所以说CO或(CO2)的生成速率与消耗速率相等、CO(或CO2)的质量不再改变能说明该反应已达到平衡状态；

(3)明矾是KAl(SO4)2•12H2O，其溶液中铝离子水解生成氢氧化铝使溶液显酸性，水解离子反应为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；溶液中不水解的二元硫酸根离子浓度最大，所以离子浓度大小顺序为：c(SO42-)＞c(K+)＞c(Al3+)＞c(H+)＞c(OH-)；

(4)Al(OH)3的酸式电离：Al(OH)3H++AlO2-+H2O，同时还存在碱式电离：Al(OH)3Al3++3OH-，加入盐酸，与OH-反应，碱式电离平衡正向移动，Al3+浓度增加；

(5)因通过加热引发铝热反应，所以开始速率为零，一旦反应，反应放热，温度不断升高，化学反应速率加快，故答案为b。