Question

（12分）鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的性質(zhì)。

（1）在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應(yīng)：

Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H＞0。

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K＝________________；

②該溫度下，在2L盛有Fe2O3粉末的密閉容器中通入CO氣體，10min后，生成了單質(zhì)鐵11.2g。則10min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為_____________________；

（2）某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)。下列反應(yīng)速率（v）和溫度（T）的關(guān)系示意圖中與鋁熱反應(yīng)最接近的是__________；

（3）三價鐵鹽和鋁鹽在性質(zhì)上有很多相似的地方，如遇堿都生成難溶的膠狀沉淀，可用于凈水；也有不同之處，如Fe3+既有氧化性又有還原性，Al3+只有氧化性．但Fe3+只有在堿性介質(zhì)中才能被氧化為FeO42-，請完成下列化學方程式：

_____Fe（OH）3+___ClO-+____＝____FeO42-+___Cl-+____；

（4）若將ag Fe和Al的混合物溶于2mol/L足量的硫酸中，再往溶液中加入足量的6mol/L的NaOH溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥灼燒，稱量所得固體的質(zhì)量仍為ag，則原混合物中Al的質(zhì)量分數(shù)為_____________。

Answer 1

（1）① ② 0.015mol/（L?min） （2）b

（3）2、3、4OH-、2、3、5H2O （4）30%

【解析】

試題分析：（1）①化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，因此根據(jù)方程式可知K＝；

②生成單質(zhì)鐵的物質(zhì)的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，則分解方程式Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）可知消耗CO的物質(zhì)的量是0.3mol，其濃度是0.3mol÷2L＝0.15mol/L，所以CO的反應(yīng)速率V＝0.15mol/L÷10min＝0.015mol/（L?min）；

（2）應(yīng)用通過加熱引發(fā)鋁熱反應(yīng)，所以開始速率為零，一旦反應(yīng)，反應(yīng)放熱，溫度不斷升高，化學反應(yīng)速率加快，因此圖像b符合，答案選b；

（3）在反應(yīng)中Fe元素化合價由Fe（OH）3中+3價升高為FeO42-中+6價，化合價總升高3價。Cl元素化合價由ClO-中+1價降低為Cl-中-1價，共降低2價，根據(jù)電子得失守恒可知化合價最小公倍數(shù)為6，所以Fe（OH）3、FeO42-的系數(shù)為2，ClO-、Cl-的系數(shù)為3，根據(jù)題目信息及電荷守恒可知，反應(yīng)物中缺項為OH-，由原子守恒可知生成物中缺項為H2O，因此配平后方程式為：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）Al、Fe混合物與足量硫酸反應(yīng)后，向溶液中加入足量的NaOH溶液，得到的沉淀為氫氧化鐵，將沉淀洗滌，灼燒得到的固體為氧化鐵，氧化鐵質(zhì)量與Al、Fe總質(zhì)量相等，這說明氧化鐵中氧元素質(zhì)量等于混合物中Al的質(zhì)量，故混合物中Al的質(zhì)量分數(shù)＝×100%＝30%。

考點：考查化學平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計算；氧化還原反應(yīng)方程式配平以及混合物的有關(guān)計算等