Question

鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切．

（1）如圖2是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖這一腐蝕過程中發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）．圖2中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是

 

（填字母）．
（2）用廢鐵皮制取鐵紅（Fe₂O₃）的部分流程示意圖如下：（圖1）
步驟 I若溫度過高，將不利于反應(yīng)的進行，用適當(dāng)?shù)奈淖趾突瘜W(xué)方程式進行解釋：

 

．
步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O→2Fe₂O₃?nH₂O+8HNO₃，反應(yīng)產(chǎn)生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是

 

（任寫一項）．
（3）已知t℃時，反應(yīng)FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)為K₁．寫出K₁的表達式

 

．若該反應(yīng)在恒容容器中反應(yīng)時滿足圖3所示變化，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為

 

反應(yīng)（選填“吸熱”或“放熱”）．若在t℃的2L恒溫密閉容器中加入0.02mol FeO（s），并通入一定量CO．若5min后FeO（s）轉(zhuǎn)化率為50%，則CO₂的平均反應(yīng)速率為

 

．

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護,化學(xué)平衡建立的過程

專題：化學(xué)平衡專題,元素及其化合物

分析：（1）①由圖可知，海水溶液為弱酸性，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣具有強氧化性，充當(dāng)氧化劑，被還原；
②A發(fā)生化學(xué)腐蝕，B發(fā)生電化學(xué)腐蝕，C已經(jīng)腐蝕后有氧化層，D在金屬內(nèi)部；
（2）由流程圖可知，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵，步驟Ⅱ中轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃?nH₂O，最后得到鐵紅，
硝酸分解生成二氧化氮、氧氣、水；產(chǎn)生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，則Fe與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、硝酸銨和水；氮氧化物為有毒氣體；
（3）K=

c(CO2)

c(CO)

，升高溫度，V_正增加的快，；
通入x mol CO，t℃時反應(yīng)達到平衡．此時FeO（s）轉(zhuǎn)化率為50%，即反應(yīng)的FeO為0.02mol×50%=0.01mol，則
      FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
開始   0.02     x       0       0
轉(zhuǎn)化    0.01    0.01   0.01   0.01
平衡            x-0.01         0.01
結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率計算．

解答： 解：（1）由圖可知，海水溶液為弱酸性，則Fe失去電子，正極上O₂得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕，A發(fā)生化學(xué)腐蝕，B發(fā)生電化學(xué)腐蝕，C已經(jīng)腐蝕后有氧化層，D在金屬內(nèi)部，顯然B中腐蝕速率最快，生成鐵銹最多，故答案為：O₂；B；
（2）由流程圖可知，F(xiàn)e與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵，步驟Ⅱ中轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃?nH₂O，最后得到鐵紅；硝酸分解生成二氧化氮、氧氣、水，該反應(yīng)為4HNO₃

△   .

4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，產(chǎn)生的HNO₃又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe（NO₃）₂，則Fe與硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵、硝酸銨和水，該反應(yīng)為4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，由流程可知，上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是減少了有毒的氮氧化物的生成，氮氧化物排放少，
故答案為：4HNO₃

△   .

4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，造成原料浪費；4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；氮氧化物排放少；
（3）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式得出：平衡常數(shù)K=

c(CO2)

c(CO)

；升高溫度，V_正增加的快，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
t℃時反應(yīng)達到平衡．此時FeO（s）轉(zhuǎn)化率為50%，即反應(yīng)的FeO為0.02mol×50%=0.01mol，則
        FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
開始    0.02                     0
轉(zhuǎn)化     0.01                   0.01
平衡                            0.01
故v（CO₂）=

0.01mol 2

5min

=0.001mol/（L?min），故答案為：

c(CO2)

c(CO)

；吸熱；0.001mol/（L?min）．

點評：本題考查較綜合，涉及化學(xué)平衡計算、電化學(xué)腐蝕及物質(zhì)的制備流程等，為高頻考點，側(cè)重分析能力及計算能力的考查，把握化學(xué)反應(yīng)原理及圖象、流程的分析為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．