Question

【题目】从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。

（1）古代中国四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，其主要成分是_____(填字母序号)

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

（2）现代利用铁的氧化物循环分解水制氢气的过程如下图所示。整个过程与温度密切相关,当温度低于570℃时,Fe3O4(s)和CO(g)反应得到的产物是Fe(s)和CO2(g),阻碍循环反应的进行。

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

铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是_________________。

②下图表示其他条件一定时,Fe3O4(s)和CO(g)反应达平衡时CO(g)的体积百分含量随温度(T)的变化关系。

i. 当温度低于570℃时,对于反应Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g) ，温度降低，CO的转化率_____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

ii. 当温度高于570℃时，随温度升高,反应Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)平衡常数的变化趋势是______（填“增大”、“减小”或“不变”);1000℃时,该反应的化学平衡常数的数值是__________。

（3）①古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下:

复分解反应ii的离子方程式是_____________。

②基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN-,方案如下:

若试纸变蓝则证明食品中含有CN-,请解释检测时试纸中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↓ 碱性条件下，Fe2+与CN-结合生成[Fe (CN)6]4-,Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+,Fe3+与[Fe(CN)6]4-反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色

【解析】（1）古代中国四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，磁铁成分主要是四氧化三铁，答案选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

依据盖斯定律计算Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得到铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式；C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═+134.5 kJmol-1；②i. 根据图中信息可知，当温度低于570℃时，对于反应Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g)，温度降低，CO的体积分数降低，平衡正向移动，CO的转化率增大；ii．当温度高于570°C，随温度升高，反应Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）平衡正向进行，平衡常数的变化趋势增大，1000℃时CO体积分数为20%，结合三行计算列式计算得到平衡浓度，设起始浓度CO为1mol/L，消耗CO浓度为x

Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）

起始量（mol/L） 1 0

变化量（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+反应生成Fe4[Fe (CN)6]3蓝色沉淀，反应的离子方程式为：3[Fe(CN)6]4-+ 4Fe3+= Fe4[Fe (CN)6]3↓；②基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN-，碱性条件下，Fe2+与CN-结合生成[Fe(CN)6]4-；Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+；[Fe(CN)6]4-与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色。