Question

【題目】鐵及其化合物用途非常廣泛。

（1）已知赤鐵礦還原冶煉時是逐級進行的，已知：

(a) 3Fe2O3(s)＋CO(g) 2Fe3O4(s)＋CO2(g) H = a kJ·mol－1

(b) Fe2O3(s)＋3CO(g) 2Fe(s)＋3CO2(g) H =b kJ·mol－1

(c) Fe3O4(s)＋CO(g) 3FeO(s)＋CO2 (g) H = c kJ·mol－1

①上述反應(a)平衡常數表達式為K=___________________。

②反應FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g) H =__________kJ·mol－1（用含a、b、c的代數式表示）。

（2）用類似冶煉鋁的方法， 在600～1000℃時電解熔融的Fe2O3冶煉鐵（裝置示意圖如圖），該法除消耗能量較少外，另一最突出的優點是__________________________________；電解時陽極發生的電極反應為____________。

（3）生鐵在自然界中可發生析氫腐蝕和吸氧腐蝕，析氫腐蝕的負極的電極反應式為_________；如圖所示，純鐵處于a、b、c三種不同的環境中，鐵被腐蝕的速率由大到小的順序是（填字母）_____________。

Answer 1

【答案】 (3b-a-2c)/6 不產生CO2 2O2--4e-=O2↑ Fe-2e-=Fe2+ c>a>b

【解析】

(1)①固體物質不寫入平衡常數表達式中；

②依據蓋斯定律，[3(b)-(a)2(c)]/6即得FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(g)；

(2)還原法冶煉鐵過程中會產生CO2氣體，對環境有破壞；從圖中看，電解熔融的Fe2O3冶煉鐵時，O2-在陽極失去電子生成O2；

(3) 析氫腐蝕，鐵在負極失電子生成亞鐵離子；鐵與碳構成原電池，加快了鐵的腐蝕；鐵與鋅構成原電池，Zn作負極，保護了Fe，減慢了Fe的腐蝕。

(1)①反應(a)為3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g)，平衡常數表達式為：，故答案為：

②根據蓋斯定律，[3(b)-(a)-2(c)]/6可得：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，則H =(3b-a-2c)/6kJ·mol－1，故答案為：(3b-a-2c)/6；

(2) 還原法冶煉鐵過程中會產生CO2氣體，對環境有破壞，電解熔融的Fe2O3冶煉鐵時，不產生CO2；O2-在陽極失去電子生成O2，其陽極發生的電極反應為：2O2--4e-=O2↑，故答案為：不產生CO2；2O2--4e-=O2↑；

(3)析氫腐蝕，鐵在負極失電子生成亞鐵離子，其負極的電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+；鐵與碳構成原電池，加快了鐵的腐蝕；鐵與鋅構成原電池，Zn保護了Fe，減慢了Fe的腐蝕，所以鐵被腐蝕的速率由大到小的順序是：c>a>b，故答案為：Fe-2e-=Fe2+；c>a>b。