Question

4．鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切．
（1）如圖甲是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖．
①該電化腐蝕稱為吸氧腐蝕．
②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是B（填字母）．
（2）用廢鐵皮制取鐵紅（Fe₂O₃）的部分流程示意圖如圖乙：
①步驟I若溫度過(guò)高，將導(dǎo)致硝酸分解．硝酸分解的化學(xué)方程式為4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O．
②步驟II中發(fā)生反應(yīng)：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O═2Fe₂O₃•nH₂O+8HNO₃，反應(yīng)產(chǎn)生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O．
③上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是氮氧化物排放少（任寫一項(xiàng)）．
（3）已知t℃時(shí)，反應(yīng)FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)K=0.25．
①t℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)n（CO）：n（CO₂）=4：1．
②若在1L密閉容器中加入0.02mol FeO（s），并通入xmolCO，t℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡．此時(shí)FeO（s）轉(zhuǎn)化率為50%，則x=0.05．

Answer 1

分析 （1）①由圖可知，海水溶液為弱酸性，發(fā)生吸氧腐蝕；
②中性或弱酸性條件下，鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵接觸空氣、水時(shí)最終生成氧化鐵；
（2）由流程圖可知，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵，步驟Ⅱ中轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃•nH₂O，最后得到鐵紅，
①硝酸分解生成二氧化氮、氧氣、水；
②應(yīng)產(chǎn)生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，則Fe與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、硝酸銨和水；
③氮氧化物為有毒氣體；
（3）①K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，平衡常數(shù)K=0.25，以此計(jì)算；
②通入x mol CO，t℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡．此時(shí)FeO（s）轉(zhuǎn)化率為50%，即反應(yīng)的FeO為0.02mol×50%=0.01mol，則
     FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
開(kāi)始：0.02     x         0      0
轉(zhuǎn)化：0.01    0.01     0.01    0.01
平衡：x-0.01           0.01
結(jié)合平衡常數(shù)計(jì)算．

解答 解：（1）①海水溶液呈中性，則鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，故答案為：吸氧腐蝕；
②鋼鐵接觸空氣、水時(shí)腐蝕生成亞鐵，與空氣接觸部分最終生成鐵銹，只有B符合，故答案為：B；
（2）由流程圖可知，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵，步驟Ⅱ中轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃•nH₂O，最后得到鐵紅，
①硝酸分解生成二氧化氮、氧氣、水，該反應(yīng)為4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，故答案為：4HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O；
②產(chǎn)生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，則Fe與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、硝酸銨和水，該反應(yīng)為4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案為：4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；
③由流程可知，上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是減少了有毒的氮氧化物的生成，氮氧化物排放少，故答案為：氮氧化物排放少；
（3）①K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，平衡常數(shù)K=0.25，n（CO）：n（CO₂）=$\frac{1}{0.25}$，即n（CO）：n（CO₂）=4：1，故答案為：4：1；
②通入x mol CO，t℃時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡．此時(shí)FeO（s）轉(zhuǎn)化率為50%，即反應(yīng)的FeO為0.02mol×50%=0.01mol，則
      FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
開(kāi)始   0.02    x        0       0
轉(zhuǎn)化   0.01   0.01     0.01    0.01
平衡         x-0.01            0.01
則K=$\frac{0.01}{x-0.01}$=0.25，解的x=0.05，故答案為：0.05．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡計(jì)算、電化學(xué)腐蝕及物質(zhì)的制備流程等，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重分析能力及計(jì)算能力的考查，把握化學(xué)反應(yīng)原理及圖象、流程的分析為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．