Question

【題目】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___（填化學式），會污染空氣。100多年前，人們曾耗巨資改建高爐，結果尾氣中的該物質含量并未減少。高爐煉鐵的主要反應方程式為（設鐵礦石用磁鐵礦）____。

（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，其電解質溶液應選用___（填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4）溶液，陽極反應式為___。

（4）某溫度下，HX的電離平衡常數K=1×10-5。則該溫度下0.100mol/L的HX溶液中c(H＋)=___（平衡時HX的濃度以0.100mol/L計，水的電離忽略不計。）

Answer 1

【答案】CO Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g) 3ΔH1－4ΔH3 NaOH Fe－6e－+ 8OH－= FeO42－+ 4H2O 1×10－3mol·L-1

【解析】

（1）高爐煉鐵，原料是鐵礦和焦炭，先加焦炭，讓焦炭轉化成CO，然后加入鐵礦石，CO還原鐵的氧化物，得到鐵單質，為了提高氧化鐵的利用率，CO一定過量，即尾氣中有毒的氣體為CO，高爐煉鐵的主要反應為4CO＋Fe3O4 4CO2＋3Fe；

答案為CO；4CO＋Fe3O4 4CO2＋3Fe；

（2）根據蓋斯定律，②為目標反應方程式，因此有3×①－4×③，即△H2=3△H1－4△H2；

答案為3△H1－4△H2；

（3）因為制備高鐵酸鈉，根據電解原理，鐵作陽極，即有Fe－6e－→FeO42－，電解質不能是酸，因為鐵能與酸反應，因此只能選堿為電解質溶液，KOH不能選擇，引入雜質K＋，因此電解質溶液為NaOH，根據電荷守恒，有Fe－6e－＋8OH－→FeO42－，根據原子守恒，陽極反應式為Fe－6e－＋8OH－=FeO42－＋4H2O；

答案為NaOH；Fe－6e－＋8OH－=FeO42－＋4H2O；

（4）根據電離平衡常數的表達式，即HX的電離平衡常數表達式為K=，HX的電離方程式為HX H＋＋X－，因為忽略水的電離，因此c(H＋)=c(X－)，c(HX)=0.1mol·L－1，電離平衡常數K===1×10－5，解得c(H＋)=1×10－3mol·L－1；

答案為c(H＋)=1×10－3mol·L－1。