Question

我國是個鋼鐵大國，鋼鐵產量為世界第一，高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。高爐內可能發生的反應：
C（s）+O₂(g)=CO₂(g)              ΔH₁=-393.5kJ/mol         ①
C（s）+ CO₂(g) 2CO(g)       ΔH₂="+172.5" kJ/mol      ②
4CO(g)+Fe₃O₄(s)=4CO₂(g)+3Fe(s)   ΔH₃="-13.7" kJ/mol          ③
請回答下列問題：
（1）  計算3 Fe(s)+2 O₂(g)= Fe₃O₄(s)的ΔH=__________________________。
（2）  800℃時，C（s）+ CO₂(g) 2CO(g)的平衡常數K＝1.64，相同條件下測得高爐內c(CO)=0.2mol/L、c(CO₂)=0.05mol/L，此時反應向_______(填“正”或“逆”)方向進行。
（3）  某種礦石中鐵元素以氧化物Fe_mO_n形式存在，現進行如下實驗：將少量鐵礦石樣品粉碎，稱取25.0g樣品于燒杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不斷加熱、攪拌，濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6 g。剩下濾液用濃度為2 mol/L的酸性KMnO₄滴定，至終點時消耗KMnO₄溶液體積25.0 mL。
提示：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺    8H⁺+MnO₄^-+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
計算：①該鐵礦石中鐵元素的質量分數。
②計算氧化物Fe_mO_n的化學式（ m、n為正整數）。

Answer 1

⑴－1118.3 kJ/mol         ⑵正   （3）①56% ②Fe₅O₇或2Fe₂O₃·FeO

試題分析：（1）根據蓋斯定律可知，（①－②）×2－③即得到3 Fe(s)+2 O₂(g)＝Fe₃O₄(s)，所以該反應的ΔH＝（－393.5kJ/mol－172.5 kJ/mol）×2＋13.7 kJ/mol＝－1118.3 kJ/mol 。
（2）當c(CO)=0.2mol/L、c(CO₂)=0.05mol/L，此時＜1.64，說明反應向正反應方向進行。
（3）①n(Fe)＝5n(KMnO₄)＝5×0.025 L×2 mol/L＝0.25 mol
m(Fe)＝0.25 mol×56 g/mol＝14g
ω(Fe)＝14 g÷25 g×100%=56%       
②反應的銅的物質的量n(Cu)＝(10 g－3.6 g)÷64 g/mol＝0.1 mol
n(Fe^3＋)＝0.2 mol
解得：n(Fe^2＋)＝0.05 mol  
該氧化物的化學式可表示為：Fe₅O₇或2Fe₂O₃·FeO
點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，主要是考查學生對蓋斯定律和化學計算的熟悉掌握情況，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范答題能力，提升學生的學科素養。