(2014•漳州模拟)氧化铁在工业上具有广泛的应用.

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  • 解题思路:Ⅰ、(1)结合题干计算铁物质的量,根据化学方程式定量关系计算甲烷消耗的物质的量,依据化学反应速率概念计算得到;

    (2)依据化学反应特征和影响平衡因素,结合化学平衡移动原理分析选项;

    Ⅱ、(3)依据流程分析氧化铝溶解于过量硫酸生成硫酸铝和水,据此书写离子方程式;

    (4)流程分析,步骤i是硫酸溶解后过滤除去不溶杂质,步骤ii是加入过量铁调节溶液PH,过滤得到滤液除去过量铁,步骤iii是过滤得到碳酸亚铁沉淀;

    (5)依据图象分析可知加入铁是还原铁离子,同时调节溶液PH除去铝离子,亚铁离子不生成沉淀,溶液PH不高于7;

    (6)依据电离平衡常数结合反应平衡常数表达式计算推断得到;

    (7)在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁和二氧化碳,依据原子守恒配平书写化学方程式;

    (8)依据氧化铁不溶于氢氧化钠溶液,氧化铝和二氧化硅能溶解于氢氧化钠溶液设计实验.

    Ⅰ、(1)若反应在2L的密闭容器中进行,5min后达到平衡,测得反应生成Fe的质量为1.12g铁物质的量=[1.12g/56g/mol]=0.02mol,结合化学方程式,Fe2O3(s)+3CH4(g)═2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g),计算反应的甲烷物质的量为0.03mol,则该段时间内CH4的平均反应速率=

    0.03mol

    2L

    5min=0.003mol/(L•min);

    故答案为:0.003mol/(L•min);

    (2)Fe2O3(s)+3CH4(g)═2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)△H>0,反应是气体体积不变的吸热反应

    a.若加入催化剂,V,v增大,速率同等程度增大,平衡不发生移动,故a错误;

    b.反应是吸热反应,若温度升高,平衡正向进行,平衡常数K增大,故b错误;

    c.若增大Fe2O3的量,氧化铁是固体不允许平衡,平衡不移动,故d错误;

    d.若从反应体系中移走部分CO,减少生成物,平衡正向进行,可提高CH4的转化率,故d正确;

    故答案为:d;

    Ⅱ、(3)Al2O3溶解于稀硫酸中反应生成硫酸铝和水,反应的离子方程式为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;

    故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;

    (4)依据流程分析,步骤i是硫酸溶解后过滤除去不溶杂质,步骤ii是加入过量铁调节溶液PH,过滤得到滤液除去过量铁,步骤iii是过滤得到碳酸亚铁沉淀,步骤中都是基本操作过滤;

    故答案为:过滤;

    (5)根据图象可知,亚铁离子开始沉淀时的pH值是7,所以要得到碳酸亚铁,同时调节溶液PH除去铝离子,亚铁离子不生成沉淀,则溶液的pH不能高于7,因此步骤ⅱ中调节溶液的pH不高于7.

    故答案为:7;

    (6)计算反应Fe2+(aq)+2HCO3-(aq)═FeCO3(s)+H2CO3(aq)的平衡常数

    K=

    c(H2CO3)

    c2(HCO3−)c(Fe2+)=

    c(H2CO3)c(CO32−)

    c(Fe2+)c(CO32−)c2(HCO3−)=[K

    Ksp=

    1.3×10−4

    3.2×10−11=4.06×105

    故答案为:4.06×105

    (7)在空气中煅烧FeCO3生成氧化铁和二氧化碳,依据原子守恒分析,生成氧化铁同时生成二氧化碳,反应的化学方程式为:4FeCO3+O2

    高温

    ./ ]2Fe2O3+4CO2

    故答案为:4FeCO3+O2

    高温

    .

    2Fe2O3+4CO2

    (8)由于氧化铝与二氧化硅均能和氢氧化钠溶液反应,而氧化铁和氢氧化钠溶液不反应,因此要提取氧化铁的实验方案可以设计为取少量磁铁矿烧渣,加入足量热的浓氢氧化钠溶液中,搅拌,过滤,洗涤烘干得到;

    故答案为:取少量磁铁矿烧渣,加入足量热的浓氢氧化钠溶液中,搅拌,过滤,洗涤烘干得到.

    点评:

    本题考点: 化学平衡的影响因素;反应速率的定量表示方法;化学平衡的计算.

    考点点评: 本题考查了反应速率计算,化学平衡和反应速率的影响因素,方程式书写方法,物质分离与提纯,实验方案设计,平衡常数的有关计算,掌握基础是关键,题目难度中等.