Question

铁及其化合物用途非常广泛。

（1）已知赤铁矿还原冶炼时是逐级进行的，已知：

(a)  3Fe₂O₃(s)＋CO(g) 2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)     H = a kJ·mol^－1

(b)  Fe₂O₃(s)＋3CO(g) 2Fe(s)＋3CO₂(g)        H =b kJ·mol^－1

(c)  Fe₃O₄(s)＋CO(g) 3FeO(s)＋CO₂ (g)        H = c kJ·mol^－1

①上述反应(a)平衡常数表达式为K=___________________。

②反应FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO₂(g) H =__________kJ·mol^－1（用含a、b、c的代数式表示）。

（2）用类似冶炼铝的方法， 在600～1000℃时电解熔融的Fe₂O₃冶炼铁（装置示意图如图），该法除消耗能量较少外，另一最突出的优点是__________________________________；电解时阳极发生的电极反应为____________。

（3）生铁在自然界中可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，析氢腐蚀的负极的电极反应式为_________；如图所示，纯铁处于a、b、c三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填字母）_____________。

Answer

(3b-a-2c)/6 不产生CO2 2O2--4e-=O2↑ Fe-2e-=Fe2+ c>a>b

【解析】

(1)①固体物质不写入平衡常数表达式中；

②依据盖斯定律，[3(b)-(a)2(c)]/6即得FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(g)；

(2)还原法冶炼铁过程中会产生CO2气体，对环境有破坏；从图中看，电解熔融的Fe2O3冶炼铁时，O2-在阳极失去电子生成O2；

(3) 析氢腐蚀，铁在负极失电子生成亚铁离子；铁与碳构成原电池，加快了铁的腐蚀；铁与锌构成原电池，Zn作负极，保护了Fe，减慢了Fe的腐蚀。

(1)①反应(a)为3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g)，平衡常数表达式为：，故答案为：

②根据盖斯定律，[3(b)-(a)-2(c)]/6可得：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，则H =(3b-a-2c)/6kJ·mol－1，故答案为：(3b-a-2c)/6；

(2) 还原法冶炼铁过程中会产生CO2气体，对环境有破坏，电解熔融的Fe2O3冶炼铁时，不产生CO2；O2-在阳极失去电子生成O2，其阳极发生的电极反应为：2O2--4e-=O2↑，故答案为：不产生CO2；2O2--4e-=O2↑；

(3)析氢腐蚀，铁在负极失电子生成亚铁离子，其负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；铁与碳构成原电池，加快了铁的腐蚀；铁与锌构成原电池，Zn保护了Fe，减慢了Fe的腐蚀，所以铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是：c>a>b，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；c>a>b。