Question

5．鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應用．請回答下列問題：
（一）高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為：
$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù) 如下：

溫度/℃	1000	1115	1300
平衡常數(shù)	4.0	3.7	3.5

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）欲提高上述反應中CO的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是B．
A．提高反應溫度B．移出部分CO₂
C．加入合適的催化劑D．減小容器的容積
（3）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，此時υ_正＞υ_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．經(jīng)過10min，在1000℃達到平衡，則該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率υ（CO₂）=0.008mol/（L•min）．
（二）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種集氧化、吸附、絮凝于一體的新型多功能水處理劑．
（4）一定條件下Fe（OH）₃與KClO在KOH溶液中反應可制得K₂FeO₄，其中反應的氧化劑是KClO；生成1mol K₂FeO₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是3mol．

Answer 1

分析 （一）（1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫，注意固體、純液體的濃度為常數(shù)，不需要寫固體、純液體；由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應移動，正反應為放熱反應；
（2）提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，應使平衡向正反應移動，但不能增大CO的用量，結(jié)合選項根據(jù)平衡移動原理分析；
（3）依據(jù)濃度商計算和平衡常數(shù)比較分析平衡移動方向；令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol，利用三段式表示出平衡時CO、CO₂的物質(zhì)的量，化學計量數(shù)都是1，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)計算n的值，進而計算CO₂的濃度變化量，利用v=$\frac{△c}{△t}$  計算v（CO₂）；
（二）（4）得電子化合價降低的反應物是氧化劑，根據(jù)高鐵酸鉀和轉(zhuǎn)移電子之間的關系式計算；

解答 解：（一）（1）平衡常數(shù)指：生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，固體、純液體的濃度為常數(shù)，所以反應：$\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)k=$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$，由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，故升高溫度平衡向逆反應移動，正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$；＜；
（2）A．該反應正反應是放熱反應，提高反應溫度，平衡向逆反應移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故A錯誤；
B．移出部分CO₂平衡向正反應移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．加入合適的催化劑平衡不移動，故C錯誤；
D．反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，減小容器的容積，增大壓強平衡不移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；
故選B；
（3）在一個容積為10L的密閉容器中，1000℃時加入Fe、Fe₂O₃、CO、CO₂各1.0mol，依據(jù)濃度商Q=1＜K=4，說明反應正向進行，正反應速率大于逆反應速率；
令平衡時CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
         $\frac{1}{3}$Fe₂O₃（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO₂（g）
開始（mol）：1                0
變化（mol）：n                n
平衡（mol）：1-n              n
所以K=$\frac{n}{1-n}$=4，解得n=0.8，
所以υ（CO₂）=$\frac{\frac{0.8mol}{10L}}{10min}$=0.008 mol/（L•min），
故答案為：＞；0.008 mol/（L•min）；
（二）（4）該反應中，鐵元素的化合價由+3價變?yōu)?6價，氯元素化合價由+1價變?yōu)?1價，所以氫氧化鐵是還原劑，次氯酸鉀是氧化劑，生成1mol K₂FeO₄轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量=1mol×（6-3）=3mol，
故答案為：KClO；3；

點評 本題考查平衡常數(shù)和平衡的移動等，掌握化學平衡常數(shù)的表達式的書寫和平衡移動的原理應用是解答的關鍵，注意掌握化學平衡常數(shù)的應用：用來判斷反應進行的程度，判斷反應的熱效應，判斷反應進行的方向，用來計算物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，題目難度中等．