Question

【題目】鐵的單質及其作合物用途非常廣泛。回答下列問題:

（1）某熱電池放電時總反應為4Li+FeS2==Fe+2Li2S。該電池的正、負極材料分別是_______、____。

（2）Na2FeO4是一種優良的水處理劑。

①Na2FeO4可將水體中NH3轉化為N2而除去同時產生紅褐色沉淀，1mol Na2FeO4最多可脫除NH3的物質的量為______________________。

②Na2FeO4溶于水，溶液中含六價鐵的微粒分率(某六價鐵微粒數與所有六價鐵微粒總數之比)與溶液pH關系如下圖所示(已知常溫下，H3FeO4+H++H2FeO4，H2FeO4H++HFeO4-，HFeO4-H++FeO42-的電離常數依次為K1、K2、K3；pK=-lgK)。pH=3時，溶液中主要含鐵微粒濃度從大到的小的順序為________________；反應FeO42-+H2O HFeO4-+OH-的pK=______。

（3）CO還原鐵的氧化物時，涉及以下反應:

a.Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)△H1

b.FeO(g)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)△H2

c.3Fe2O3(s)+CO(g) 2 Fe3O4 (s)+CO2(g)△H3

d. Fe3O4 (s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g)△H4

相關反應的溫度與混合氣體中CO的體積分數的關系如下圖所示:

①反應的△H>0的是__________(選填a、b、c、d)；△H4 =_______(用△H1、△H2表示)。

②在恒容密閉容器中，加入7.2gFeO，同時充入0.1molCO，升高溫度，若恰好處于圖中P點處，CO的轉化率為_______，容器中生成單質Fe的質量為___________________。

Answer 1

【答案】 FeS2 Li 1mol H2FeO4、HFeO4-、H3FeO4+ 6.7 d △H1-3△H2 25% 1.4g

【解析】（1）正極發生還原反應，FeS2獲得電子生成Fe、S2，負極發生氧化反應，Li失電子生成Li+，因此該電池的正、負極材料分別是FeS2 和 Li。答案為; FeS2 、 Li

（2）①Na2FeO4將NH3轉化為N2同時本身被還原為Fe3+，根據得失電子數守恒可得1mol Na2FeO4最多可脫除NH3的物質的量為：=1mol。②由圖像可知pH=3時，溶液中主要含鐵微粒濃度最大的是H2FeO4，最小的是H3FeO4+，處于中間的是HFeO4-，所以溶液中主要含鐵微粒濃度從大到的小的順序為H2FeO4、HFeO4-、H3FeO4+；FeO42-+H2O HFeO4-+OH-的K= ，由HFeO4-H++FeO42-的K3=，KK3==KW，可知K=，由圖像可知pK3=-lgK3=7.3，因此K3=10-7.3，所以K==10-6.7，pK=-lgK=-lg10-6.7=6.7。答案為：①1mol②H2FeO4、HFeO4-、H3FeO4+、6.7

（3）①由圖像可知隨著溫度的升高a、b、c的反應中CO的百分含量增大說明a、b、c為放熱反應，d反應中CO的百分含量減小說明d為吸熱反應；由已知方程式，根據蓋斯定律可得d= a-3b，所以△H4 =△H1-3△H2；②在恒容密閉容器中，加入7.2gFeO，同時充入0.1molCO，可發生反應FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)，P點處，CO的百分含量為75%，設有xmol的CO參與反應，則=75%，x=0.025mol，CO的轉化率為，容器中生成單質Fe的質量為0.025=1.4 g。答案為：①d、△H1-3△H2②25% 、1.4g