【題目】、鐵能形成多種價態(tài)的化合物,單質(zhì)鐵能被眾多的氧化劑所氧化。

1)將5.6g的生鐵與足量的稀鹽酸反應,生成H2的質(zhì)量______0.2g(“>”“<”“=”),向此生鐵上滴加幾滴稀硝酸,寫出反應的離子方程式:___________________________。

2)配制FeCl3溶液時常會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,其原因是______________________(用離子方程式表示)。室溫下配制5mol/L 200mL FeCl3溶液,至少需要添加_______mL 2mol/L的鹽酸才會不出現(xiàn)渾濁(已知室溫時Ksp[Fe(OH)3]=4.0×1038,忽略加入鹽酸對溶液體積的影響)。

3)鋼鐵制品易生銹,導致其生銹的最主要原因是發(fā)生了________腐蝕;用NaOH、NaNO2等溶液對鐵制品進行鈍化處理可提高其抗腐蝕能力,下面是處理過程中所發(fā)生的一個反應:____Na2FeO2+_____NaNO2+_____H2O===_____Na2Fe2O4+_____NH3↑+_____,請完善該反應方程式。

II、硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法,同時實現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉(zhuǎn)化,主要反應為

NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H=-41.8kJ·mol1

1)下列說法中可以說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是_________。

a. 體系內(nèi)混合氣體的密度保持不變 b.

c. 容器內(nèi)氣體的總壓強保持不變 d. NO體積分數(shù)不再改變

2)某溫度下,NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)的平衡常數(shù)k=2.25,該溫度下在甲、乙、丙三個體積為2L的恒容密閉容器中,投入NO2(g)SO2(g),其起始濃度如下表所示。

起始濃度

c(NO2)/mol/L

0.10

0.20

0.20

c(SO2)/mol/L

0.10

0.10

0.20

10min后,甲中達到平衡,則甲中反應的平均速率___________

丙達到平衡所用的時間_________(“<”“>”“=”)10min,達到平衡后,設甲、乙、丙中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率分別為a、bc,則三者的大小關(guān)系為_________。

【答案】 < Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+ 5 吸氧 61、53、17 NaOH bd 0.006mol/(L.min) < a=c<b

【解析】、(1)5.6g的生鐵與足量的稀鹽酸反應,因生鐵中含有碳,實際Fe的質(zhì)量小于5.6g,則生成H2的質(zhì)量<0.2g;過量鐵溶解于少量稀硝酸生成硝酸亞鐵和NO,此反應的離子方程式為 ;3Fe+8H++2NO3- =3Fe2++2NO↑+4H2O

(2)Fe3+易水解,水解反應式為Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+,則配制FeCl3溶液時常會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象;若不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則c(Fe3+)×C3(OH-)≤Ksp[Fe(OH)3],代入有關(guān)數(shù)據(jù)后可求出c(OH-)≤2×10-13mol/L,c(H+)≥0.05mol/L,則加入鹽酸的體積至少為=0.005L=5mL

(3)鋼鐵是合金,易發(fā)生吸氧腐蝕;在此氧化還原反應中,Na2FeO2化合價由+2價升為Na2Fe2O4+3價,當2molNa2FeO2參與反應時,失去2mol電子;NaNO2做氧化劑,化合價由+3價將為NH3-3價,當1molNaNO2參與反應時,失去6mol電子,根據(jù)得失電子數(shù)守恒可知,Na2FeO2的計量數(shù)為6Na2Fe2O4的計量數(shù)為3,NaNO2的計量數(shù)為1,NH3的計量數(shù)為1,然后根據(jù)質(zhì)量守恒可知,H2O的計量數(shù)為5NaOH的計量數(shù)為7,反應為6Na2FeO2+NaNO2+5H2O═3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH;

II、(1)a.混合氣體的質(zhì)量和體積不變,密度始終不變,無法判斷是平衡狀態(tài),故a錯誤;b 是平衡狀態(tài),故b正確;c.混合氣體的總物質(zhì)的量不變,體積不變,容器內(nèi)壓強始終不變,無法判斷是平衡狀態(tài),故c錯誤;dNO體積分數(shù)不再改變,量不變,是平衡狀態(tài),故d正確;答案為bd;

(2)根據(jù)反應中NO2(g)SO2(g)的起始濃度分別為0.1mol/L,設在10min達到平衡時,NO2濃度的該變量為x,根據(jù)三段式可知:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
初始(mol/L)0.10.1 00
Cx xxx
平衡:0.1-x0.1-x x x
根據(jù)平衡常數(shù)為可知: = 解得x=0.06mol/L
則平均速率v(NO2)= =0.006mol/(Lmin);
由于容器體積相同,且反應為氣體體積不變的反應,故按照等加料,達到的是等效平衡,故甲和丙為等效平衡,即丙中所達的平衡狀態(tài)和甲相同,而由于丙中反應物的濃度大于甲,故反應速率比甲快,到達平衡的時間比10min短;由于甲和丙為等效平衡,故甲、丙中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率相等,而乙相當于是向甲容器中加入NO2,據(jù)故SO2的轉(zhuǎn)化率大于甲,故三個容器中的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為a=cb。

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