Question

14．一定條件下鐵可以和C0₂發(fā)生反應(yīng)：Fe（s）+C0₂（g）?FeO（s）+CO（g）；
已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)（K）與溫度（T）的關(guān)系如圖甲所示：

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$．
（2）-定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的C0₂氣體，反應(yīng)過程中C0₂ 氣體和CO氣體的濃度與時間的關(guān)系如圖乙所示．8分鐘內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.0625mol•L^-1•min^-1．
（3）在恒容密閉容器發(fā)生反應(yīng)，下列措施中能加快反應(yīng)速率的是ABC，能使平衡時$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$增大的是A（填序號）．
A．升高溫度       B．增大壓強      C．使用催化劑      D．再加入一些鐵粉
（4）鐵的重要化合物高鐵酸鈉是一種新型飲用水消毒劑，具有氧化能力強、安全性好等優(yōu)點．
①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是電解法，其原理為Fe+2Na0H+2H₂0$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Na₂Fe0₄+3H₂↑，則電解時陽極的電極反應(yīng)式是Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O．高鐵酸鈉對飲用水進(jìn)行消毒后具有凈水功能，其凈水原理是4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑（用離子方程式表示）．
②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二是在強堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和水，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）中各物質(zhì)狀態(tài)及平衡常數(shù)表達(dá)式寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算8分鐘內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）；
（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素判斷；根據(jù)反應(yīng)前后氣體的計量數(shù)之和關(guān)系以及壓強對平衡移動的影響分析；
（4）①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫電極反應(yīng)式；高鐵酸根離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣，同時生成氫氧化鐵，氫氧化鐵具有吸附性；
②根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電荷守恒、電子轉(zhuǎn)移守恒、原子守恒可知另外的化合物含有H元素，應(yīng)為水，據(jù)此寫出離子方程式．

解答 解：（1）反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）中，鐵和氧化亞鐵為固體，不影響平衡的移動，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）}{c（C{O}_{2}）}$；
（2）根據(jù)圖乙可知，8分鐘內(nèi)一氧化碳的濃度變化為0.5mol/L，所以CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=$\frac{0.5mol/L}{8min}$=0.0625mol/（L•min），
故答案為：0.0625；
（3）該反應(yīng)中有氣體參與，則升高溫度、增大壓強、使用催化劑都可以加快反應(yīng)速率，即：ABC正確；
A．該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，c（CO）增大c（CO₂）減小，所以 c（CO）/c（CO₂）的值增大，故A正確；
B．該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的體積不變，增大壓強平衡不移動，c（CO）/c（CO₂）的值不變，故B錯誤； 
C．恒溫恒容，充入一定量氮氣，c（CO）、c（CO₂）不變，平衡不移動，c（CO）/c（CO₂）的值不變，故C錯誤；
D．鐵粉為固體，濃度為定值，增加鐵粉的用量，不影響平衡，c（CO）/c（CO₂）的值不變，故D錯誤；
故答案為：ABC；A；
（4）①電解時Fe作陽極，失去電子生成FeO₄^2-，則陽極的電極反應(yīng)式應(yīng)為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；
高鐵酸根離子具有強氧化性，所以能殺菌消毒，高鐵酸根離子和水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，所以能凈水，反應(yīng)方程式為：4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑，
故答案為：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O；4FeO₄^2-+10H₂O=4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑；
②強堿性溶液中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉和另一種常見化合物，根據(jù)電荷守恒、電子轉(zhuǎn)移守恒、原子守恒可知另一種常見化合物含有H元素，應(yīng)為水，離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點評 本題綜合性較強，涉及反應(yīng)速率、平衡影響因素、氧化還原反應(yīng)、讀圖提取信息等知識，題目難度中等，試題側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力．