Question

高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法。

（1）從煉鐵高爐口排出的尾氣中含有一定量的有毒氣體               （填化學(xué)式），會污染空氣。100多年前，人們曾耗巨資改建高爐，結(jié)果尾氣中的該物質(zhì)含量并未減少。高爐煉鐵的主要反應(yīng)方程式為（設(shè)鐵礦石用磁鐵礦）                              。

（2）已知：①4Fe(s) + 3O₂=2Fe₂O₃(s) 　        ΔH₁　

②4Fe₃O₄(s)+O₂(g)=6Fe₂O₃(s)                     ΔH₂ 

③3Fe(s)+2O₂(g)=Fe₃O₄(s)                                    ΔH₃ 

則ΔH₂＝　　　　　 （用含上述ΔH的代數(shù)式表示）。

（3）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是鐵的一種重要化合物，可用電解法制備，陽極材料為鐵，其電解質(zhì)溶液應(yīng)選用_______ （填H₂SO₄、HNO₃、KOH、NaOH、Na₂SO₄）溶液，原因是_____________，陽極反應(yīng)式為_________________。

（4）某溫度下，HX的電離平衡常數(shù)K為1×10^-5。計算該溫度下0.100mol/L的HX溶液的     H^＋濃度。（平衡時HX的濃度以0.100mol/L計，水的電離忽略不計，寫出計算過程。）

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（1）CO（2分）   Fe₃O₄(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO₂(g) （寫等號扣1分，不標(biāo)狀態(tài)不扣分）（2分）

（2）3ΔH₁－4ΔH₃  （2分） 

（3）NaOH（2分）  酸性條件會反應(yīng)，KOH會引進(jìn)K元素雜質(zhì)（合理也給分）（2分）

Fe－6e^－+ 8OH^－= FeO₄^2－+ 4H₂O （2分）

（4）                   HX        X^－    +   H⁺

初始濃度/ mol·L^－1： 0.100            0         0

變化濃度/ mol·L^－1：  a                              a                      a

平衡濃度/ mol·L^－1： 0.100            a                       a    （1分）

K= ==1×10^－5  ∴a≈1×10^－3 （1+1+1分）

（K的表達(dá)式正確得1分，算式正確得1分，計算結(jié)果正確得1分）。

【解析】

試題分析：（1）高爐煉鐵原理為Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂，為了提高氧化鐵的利用率及，一氧化碳一定過量，則尾氣中含有的有毒氣體是CO；產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是高爐煉鐵是可逆反應(yīng)，則用磁鐵礦為原料煉鐵的原理為Fe₃O₄(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO₂(g)；（2）為了約去Fe(s)，觀察3個熱化學(xué)方程式，發(fā)現(xiàn)①×3—③×4=②，則②的焓變等于①的焓變×3—③的焓變×4，即ΔH₂=3ΔH₁－4ΔH₃；（3）陽極的主要反應(yīng)物和產(chǎn)物是鐵和高鐵酸根離子，即Fe→FeO₄^2—；鐵元素由0價升為+6價，升高總數(shù)為6，則失去6個電子，則Fe—6e^—→FeO₄^2—；由于鐵單質(zhì)與酸能直接反應(yīng)，因此不能選擇酸作電解質(zhì)溶液，也不能用氫離子使左右電荷守恒，只能選堿作電解質(zhì)溶液，但不能選擇KOH，否則引入鉀離子等雜質(zhì)，根據(jù)電荷守恒，則Fe—6e^—+ 8OH^－→FeO₄^2—；根據(jù)氫、氧原子個數(shù)守恒，則陽極反應(yīng)式為Fe－6e^－+ 8OH^－= FeO₄^2－+ 4H₂O；（4）依題意，該反應(yīng)體系中各組分（起始、變化、平衡）濃度可以推導(dǎo)，則

                              HX        X^－    +   H⁺

初始濃度/ mol·L^－1          0.100           0         0

變化濃度/ mol·L^－1               a                                a                  a

平衡濃度/ mol·L^－1          0.100—a≈0.100     a             a

K= ==1×10^－5  ∴a≈1×10^－3

考點：考查化學(xué)反應(yīng)原理等，涉及高爐煉鐵原理及尾氣成分推導(dǎo)、可逆反應(yīng)、蓋斯定律、電解原理的應(yīng)用、電解質(zhì)溶液的選擇及原因、陽極反應(yīng)式、化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算過程等。