Question

铁是一种非常重要的金属。

（1）中科院兰州化学物理研究所用Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5催化CO₂加氢合成低碳烯烃反应，反应过程如图。催化剂中添加助剂Na、K、Cu（也起催化作用）后可改变反应的选择性。

下列说法正确的是___。

A.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步

B.第ⅰ步所发生的反应为：CO₂+H₂CO+H₂O

C.Fe₃(CO)₁₂/ZSM-5使CO₂加氢合成低碳烯烃的ΔH减小

D.保持其他条件不变，添加不同助剂后各反应的平衡常数不变

加入助剂K能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是___。

（2）纳米铁是重要的储氢材料，可用反应Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)₅(g)制得。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.24mol CO，在T₁、T₂不同温度下进行反应，测得c(CO)与温度、时间的关系如图所示。

①T₁___T₂，△H___0（填“＞”或“＜”）

②已知：标准平衡常数K^θ=，其中p^θ为标准压强（1×10⁵Pa），p[Fe(CO)₅]、p(CO)为各组分的平衡分压。T₂温度下，平衡时体系的压强为p，反应的标准平衡常数K^θ=___（用含p的最简式表示）

（3）高铁酸钾（K₂FeO₄）被称为“绿色化学”净水剂，在酸性至弱碱性条件下不稳定。

①电解法可制得K₂FeO₄，装置如图，若转移6mol电子则隔膜右边溶液增重___g。

②K₂FeO₄在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示，向pH=6的溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为___。

（4）复合氧化物铁酸锰（MnFe₂O₄）可用于热化学循环分解制氢气，原理如下：

①MnFe₂O₄(s)=MnFe₂O_(4-x)(s)+O₂(g)△H₁

②MnFe₂O_(4-x)(s)+xH₂O(g)=MnFe₂O₄(s)+xH₂(g)△H₂

③2H₂O(g)=2H₂(g)+O₂(g)△H₃

则：△H₃与△H₁、△H₂的关系为___。

Answer

BD 降低生成乙烯的反应所需要的活化能，加快乙烯生成速率 ＞ ＜ 158g

【解析】

（1）A．由于一般活化能越低，反应速率越快，故第ⅰ步反应的活化能高低于第ⅱ步，故A错误；

B．根据反应过程图可知，第ⅰ步所发生的反应为：CO2+H2CO+H2O，故B正确；

C．反应热ΔH只与反应物和生成物的状态有关，而与反应过程无关，故Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH不变，故C错误；

D．化学平衡常数仅是温度的函数，温度不变，化学平衡常数不变，故D正确；

故答案为：BD；

加入助剂K能提高单位时间内乙烯产量即提高了生成乙烯的反应速率，故其根本原因是降低生成乙烯的反应所需要的活化能，加快乙烯生成速率，故答案为：降低生成乙烯的反应所需要的活化能，加快乙烯生成速率；

（2）①由图中可知：T1条件下先达到平衡，故T1时反应速率快，故T1＞T2，又温度越高，CO的浓度越高，即升高温度，平衡逆向移动，故△H＜0，故答案为：＞；＜；

②由图像中可知T2温度下，c(CO)=0.04mol/L,经过计算可以得c[Fe(CO)5]=0.04mol/L,又知气体的压强之比等于物质的量之比，平衡时体系的压强为p，故p[Fe(CO)5]=p(CO)=，反应的标准平衡常数，故答案为：；

（3）①右侧为阳极，碱性条件下Fe失电子转化为离子，阳极电极反应式为：Fe+8OH--6e-=+4H2O，若转移6mol电子则隔膜右边溶液增重为1mol Fe和从左侧进入的6mol OH-，即，故答案为158g；

②根据K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系图所示，可知pH=6时溶液中主要是，故加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为，故答案为：；

（4）由反应①②可以推断出反应③=（反应①+反应②），故 ，故答案为：。