Question

【題目】鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬材料。請回答下列有關問題：

（1）工業上常利用CO還原鐵的氧化物冶煉鐵。

已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25kJ/mol

3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47kJ/mol

Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19kJ/mol

請寫出CO氣體還原FeO固體得到Fe固體和CO2氣體的熱化學反應方程式：_____。

（2）11.2gFe與一定量的HNO3充分反應后，Fe全部溶解，生成Fe2＋、Fe3＋的物質的量之比為1：4，將生成的氣體與一定量的O2混合后通入水槽中，氣體恰好被完全吸收，O2的物質的量是____。

（3）利用電解實驗可以制得純凈的Fe(OH)2，裝置如圖所示，兩電極分別是石墨和鐵，電解質溶液為NaCl溶液。

①植物油的作用是___，在加入植物油之前，要對NaCl溶液作何處理：____。

②陽極的電極反應式為____。

③若將該裝置改為防止Fe發生電化學腐蝕的裝置，則Fe電極應與電源____極相連，當電路中通過2mol電子時，兩極共收集到氣體___L(標準狀況)。

Answer 1

【答案】FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) △H=-11kJ/mol 0.14mol 起到隔絕空氣的作用 要將NaCl溶液加熱煮沸，除去溶解氧氣 Fe-2e=Fe2+ 陰 44.8L

【解析】

（1）根據蓋斯定律解答；

（2）根據氧化還原反應中電子守恒規律解答；

（3）根據電解原理，陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應進行解答。

（1）由已知①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25kJ/mol；②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47kJ/mol；③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19kJ/mol，根據蓋斯定律，由(①3-②-③2)可得：FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) △H=(-25kJ/mol3+47kJ/mol-19kJ/molx2)=-11kJ/mol；答案：FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) △H=-11kJ/mol；

(2)根據兩個反應過程，利用得失電子守恒，知鐵失電子總數等于氧氣得電子總數，故2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=4n(O2)，而n(Fe2+)=n(Fe)=0.04mol，n(Fe3+)=n(Fe)=0.16mol，則n(O2)=(0.042+0.163)mol=0.14mol；答案：0.14mol；

(3)①Fe(OH)2易被空氣中氧氣氧化，植物油密度小，浮在液面上可以起到隔絕空氣的作用；在加入植物油之前，需要將NaCl溶液加熱煮沸，除去溶解氧氣。答案：起到隔絕空氣的作用；要將NaCl溶液加熱煮沸，除去溶解氧；

②本實驗目的是通過電解實驗制得純凈的Fe(OH)2，所以陽極應為Fe放電，電極反應式為Fe-2e=Fe2+；答案：Fe-2e=Fe2+；

③利用電解原理保護鐵，則Fe應作陰極，與電源負極相連，此時為電解NaCl溶液，根據2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，知電路中通過2mol電子時，兩極共收集到2mol氣體，在標準狀況下的體積為44.8L。答案：陰；44.8L。