Question

(12分)我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。高炉内可能发生如下反应：
C(s)＋O₂(g) ＝ CO₂(g) △H₁＝－393.5 kJ·mol^—1                  ①
C(s)＋CO₂(g) ＝ 2CO(g) △H₂＝＋172.5 kJ·mol^—1                 ②
4CO(g)＋Fe₃O₄(s) ＝ 4CO₂(g)＋3Fe(s) △H₃＝－13.7 kJ·mol^—1      ③
请回答下列问题：
⑴计算3Fe(s)＋2O₂(g) ＝ Fe₃O₄(s)的△H＝___________________。
⑵800℃时，C(s)＋CO₂(g)2CO(g)的平衡常数K＝1.64，相同条件下测得高炉内c(CO)＝0.20 mol·L^－1、c(CO₂)＝0.05 mol·L^－1，此时反应向_______（填“正”或“逆”）方向进行。
⑶某种矿石中铁元素以氧化物Fe_mO_n形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取25.0 g样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用浓度为2 mol·L^－1的酸性KMnO₄滴定，至终点时消耗KMnO₄溶液体积25.0 mL。
提示：2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋      8H^＋＋MnO₄^－＋5Fe^2＋＝Mn^2＋＋5Fe^3＋＋4H₂O
①计算该铁矿石中铁元素的质量分数。（请写出必要的解题步骤）
②计算氧化物Fe_mO_n的化学式（m、n为正整数）（请写出必要的解题步骤）

Answer 1

（12分）
⑴－1118.3 kJ·mol^—1        (2分)
⑵正          (2分)
⑶①n(Fe)＝5n(KMnO₄)＝5×0.025 L×2 mol·L^－1＝0.25 mol         (2分)
m(Fe)＝0.25 mol×56 g·mol^－1＝14g
ω(Fe)＝14 g÷25 g×100%="56%                   " (2分)
②反应的铜的物质的量n(Cu)＝(10 g－3.6 g)÷64 g·mol^－1＝0.1 mol
n(Fe^3＋)＝0.2 mol
解得：n(Fe^2＋)＝0.05 mol                (2分)
该氧化物的化学式可表示为：Fe₅O₇或FeO·2Fe₂O₃        (2分)

解析