Question

【題目】從古至今，鐵及其化合物在人類生產生活中的作用發生了巨大變化。

（1）古代中國四大發明之一的司南是由天然磁石制成的，其主要成分是_____(填字母序號)

A.Fe B.FeO C.Fe3O4 D.Fe2O3

（2）現代利用鐵的氧化物循環分解水制氫氣的過程如下圖所示。整個過程與溫度密切相關,當溫度低于570℃時,Fe3O4(s)和CO(g)反應得到的產物是Fe(s)和CO2(g),阻礙循環反應的進行。

①已知:Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH1=+19.3kJ·mol-1

3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g) ΔH2=-57.2kJ·mol-1

C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH3=+172.4kJ·mol-1

鐵氧化物循環裂解水制氫氣總反應的熱化學方程式是_________________。

②下圖表示其他條件一定時,Fe3O4(s)和CO(g)反應達平衡時CO(g)的體積百分含量隨溫度(T)的變化關系。

i. 當溫度低于570℃時,對于反應Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g) ，溫度降低，CO的轉化率_____ (填“增大”、“減小”或“不變”)。

ii. 當溫度高于570℃時，隨溫度升高,反應Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)平衡常數的變化趨勢是______（填“增大”、“減小”或“不變”);1000℃時,該反應的化學平衡常數的數值是__________。

（3）①古老而神奇的藍色染料普魯士藍的合成方法如下:

復分解反應ii的離子方程式是_____________。

②基于普魯士藍合成原理可檢測食品中CN-,方案如下:

若試紙變藍則證明食品中含有CN-,請解釋檢測時試紙中FeSO4的作用____________。

Answer 1

【答案】 C C(s)+H2O(g)=H2(g)十CO(g) ΔH=+134.5kJ/mo1 增大 增大 4 3[Fe(CN)6]4-+ 4Fe3+= Fe4[Fe (CN)6]3↓ 堿性條件下，Fe2+與CN-結合生成[Fe (CN)6]4-,Fe2+被空氣中O2氧化生成Fe3+,Fe3+與[Fe(CN)6]4-反應生成普魯士藍使試紙顯藍色

【解析】（1）古代中國四大發明之一的司南是由天然磁石制成的，磁鐵成分主要是四氧化三鐵，答案選C；（2）①Ⅰ．Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）△H1═+19.3kJmol-1

Ⅱ.3FeO（s）+H2O（g）Fe3O4（s）+H2（g）△H2═-57.2kJmol-1

Ⅲ．C（s）+CO2（g）2CO（g）△H3═+172.4kJmol-1

依據蓋斯定律計算Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得到鐵氧化物循環裂解水制氫氣總反應的熱化學方程式；C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═+134.5 kJmol-1；②i. 根據圖中信息可知，當溫度低于570℃時，對于反應Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)，溫度降低，CO的體積分數降低，平衡正向移動，CO的轉化率增大；ii．當溫度高于570°C，隨溫度升高，反應Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）平衡正向進行，平衡常數的變化趨勢增大，1000℃時CO體積分數為20%，結合三行計算列式計算得到平衡濃度，設起始濃度CO為1mol/L，消耗CO濃度為x

Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）

起始量（mol/L） 1 0

變化量（mol/L） x x

平衡量（mol/L） 1-x x

=20%，解得：x=0.8mol/L，K==4；（3）①[Fe(CN)6]4-和Fe3+反應生成Fe4[Fe (CN)6]3藍色沉淀，反應的離子方程式為：3[Fe(CN)6]4-+ 4Fe3+= Fe4[Fe (CN)6]3↓；②基于普魯士藍合成原理可檢測食品中CN-，堿性條件下，Fe2+與CN-結合生成[Fe(CN)6]4-；Fe2+被空氣中O2氧化生成Fe3+；[Fe(CN)6]4-與Fe3+反應生成普魯士藍使試紙顯藍色。