Question

【題目】鐵與人類生活密切相關，幾乎無處不在，是含量僅次于鋁的金屬，是現代化學工業的基礎。請回答下列問題。

（1）已知：①3Fe(s)＋2O2(g)Fe3O4(s) ΔH1=1118.4 kJ/mol

②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH2=483.8 kJ/mol

寫出鐵與氣態水反應的熱化學方程式：________________________。等量的鐵與足量的液態水反應比與氣態水反應的反應熱ΔH_________（填“大”或“小”）。

（2）在t℃時，在2 L恒溫恒容密閉容器中，按下表所示加入物質，反應經過一段時間后，壓強變為原來的兩倍。

Fe	H2O(l)	Fe3O4	H2
2.0 mol	4.0 mol	1.0 mol	1.0 mol

容器中H2O(l)的轉化率為________。

（3）在25℃下，Ksp[Fe(OH)3]=4×1038，向濃度為0.1 mol·L1的FeCl3溶液中逐滴加入氨水，調節溶液pH為5時，溶液中c(Fe3+)為_______mol·L1。

（4）某溫度時，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2，發生反應 Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)，c(CO2)與t的關系如圖所示：

①該條件下反應的平衡常數為__________；

②已知升溫能導致平衡常數K增大，該反應的ΔH_____0（填“＞”或“＜”）。

Answer 1

【答案】（1）3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g) ΔH=150.8 kJ/mol（3分） 大（2分）

（2）25%（3分）

（3）4×1011（2分）

（4）①2（2分） ②＞（2分）

【解析】（1）根據蓋斯定律可知，①②×2即得到反應3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，該反應的反應熱ΔH=1118.4 kJ/mol＋483.8 kJ/mol×2=150.8 kJ/mol。等量的液態水比氣態水具有的能量小，則等量的鐵與足量液態水反應比與氣態水反應放出的熱量小，ΔH更大。

（2）①假設又生成了x mol H2，則，則x=1，水的轉化率==25%。

（3）c(Fe3+)==( mol·L1)。

（4）①由題意、圖中數據和三段濃度數據法可得：

Fe(s) + CO2(g)FeO(s) + CO(g)

起始濃度/ mol·L1 1.5 0

變化濃度/ mol·L1 1.0 1.0

平衡濃度/ mol·L1 0.5 1.0

則該條件下反應的平衡常數K===2。

②升溫能使平衡向吸熱的方向移動，升溫導致平衡常數K增大，說明該正反應是吸熱反應，所以ΔH>0。