Question

【題目】FeSO4是一種補血劑，常溫下久置易變黃，一般認(rèn)為是二價鐵被氧化為三價鐵的緣故。

（1）已知：①Fe2+(aq)-e-= Fe3+(aq) △H1=akJ/mol

②O2(g)+4 e-+4H+(aq)=2H2O(l) △H2=bkJ/mol

則FeSO4在酸性溶液中變質(zhì)的熱化學(xué)方程式為_____ 。

常溫下，配制濃度為0.1mol/L的FeSO4溶液，研究不同 pH 對Fe2+ 氧化的影響，結(jié)果如下圖所示，（假設(shè)反應(yīng)過程中溶液體積不變）。

（2）在pH=5.5的環(huán)境下，該反應(yīng)在0～15min的平均速率v（Fe2+）=_______；增大溶液pH，Fe2+被氧化速率_______（填“增大”、“減小”或“無影響”）。

（3）在平衡常數(shù)的計算中氣態(tài)物質(zhì)常以壓強代替其濃度，Fe2+在酸性環(huán)境下氧化的平衡常數(shù)K的計算表達(dá)式是______；常溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，為2.5×1032L4 /(atmmol4)，下列說法正確的是_______。

a. Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的趨勢大 b. Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的速率大

c. 反應(yīng)進(jìn)行得較為徹底 d. 酸性條件下Fe2+不會被氧化

（4）在pH=13的環(huán)境下，Fe2+的氧化變質(zhì)可以理解為：

第一步： Fe2++2OH-= Fe(OH)2，第二步_____________ （用化學(xué)方程式回答）；當(dāng)氧化達(dá)到平衡時，c(Fe2+)/ c(Fe3+)_____4.0×1022（填“>”“<”或“=”）。已知的Ksp[Fe(OH)3]=2.5×10-39，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-15。

（5）根據(jù)上述分析，配制FeSO4溶液的正確方法是加入適量的鐵粉和_________。

Answer 1

【答案】4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=（4a+ b）kJ/mol 0.004mol/(Lmin) 增大 c4(Fe3+)/c4(Fe2+)c4(H+)p(O2) ac 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 = H2SO4

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律分析解答。

（2）根據(jù)圖像和速率公式分析解答。

（3）根據(jù)此方程式4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l)寫出平衡常數(shù)表達(dá)式。

（4）在pH=13的環(huán)境下，Fe2++2OH-= Fe(OH)2，接著Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

（5）由于Fe2+在酸性環(huán)境下易被氧化為Fe3+，在堿性環(huán)境中易被氧化成Fe(OH)3，所以配制FeSO4溶液的正確方法是加入適量的鐵粉和H2SO4。

（1）①Fe2+(aq)-e-= Fe3+(aq) △H1=akJ/mol

②O2(g)+4 e-+4H+(aq)=2H2O(l) △H2=bkJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，①×4+②可得，4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=（4a+ b）kJ/mol，故答案為：4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l) △H=（4a+ b）kJ/mol。

（2）v（Fe2+）=（0.1mol/L×60％）/15min=0.004mol/(Lmin)，根據(jù)圖示分析，增大溶液pH，Fe2+氧化率增大，所以Fe2+被氧化速率增大，故答案為：0.004mol/(Lmin)；增大。

（3）根據(jù)4Fe2+(aq)+ O2(g)+ 4H+(aq)= 4Fe3+(aq)+ 2H2O(l)，可知Fe2+在酸性環(huán)境下氧化的平衡常數(shù)K=c4(Fe3+)/c4(Fe2+)c4(H+)p(O2)；

a.因為常溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，故Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的趨勢大，a故正確；

b.K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，故b錯誤；

c. K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，越徹底，故c正確；

d. 在酸性條件下Fe2+會被氧化，故d錯誤；

故答案為：c4(Fe3+)/c4(Fe2+)c4(H+)p(O2)；ac。

（4）在pH=13的環(huán)境下，Fe2++2OH-= Fe(OH)2，接著Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；根據(jù)pH=13，可知c(OH-)=10-1mol/L，Ksp[Fe(OH)3]=2.5×10-39=c(Fe3+)c3(OH-)，c(Fe3+)=2.5×10-36，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-15=c(Fe2+)c2(OH-)，c(Fe2+)=1.0×10-13，c(Fe2+)/ c(Fe3+)=1.0×10-13/2.5×10-36=4.0×1022，故答案為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；=。

（5）由于Fe2+在酸性環(huán)境下易被氧化為Fe3+，在堿性環(huán)境中易被氧化成Fe(OH)3，所以配制FeSO4溶液的正確方法是加入適量的鐵粉和H2SO4，故答案為：H2SO4。