Question

铁及其化合物与生产、生活关系密切．

（1）如图2是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图这一腐蚀过程中发生还原反应的物质是

 

（填化学式）．图2中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是

 

（填字母）．
（2）用废铁皮制取铁红（Fe₂O₃）的部分流程示意图如下：（图1）
步骤 I若温度过高，将不利于反应的进行，用适当的文字和化学方程式进行解释：

 

．
步骤Ⅱ中发生反应：4Fe（NO₃）₂+O₂+（2n+4）H₂O→2Fe₂O₃?nH₂O+8HNO₃，反应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，该反应的化学方程式为

 

上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是

 

（任写一项）．
（3）已知t℃时，反应FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常数为K₁．写出K₁的表达式

 

．若该反应在恒容容器中反应时满足图3所示变化，则该反应的正反应为

 

反应（选填“吸热”或“放热”）．若在t℃的2L恒温密闭容器中加入0.02mol FeO（s），并通入一定量CO．若5min后FeO（s）转化率为50%，则CO₂的平均反应速率为

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护,化学平衡建立的过程

专题：化学平衡专题,元素及其化合物

分析：（1）①由图可知，海水溶液为弱酸性，发生吸氧腐蚀，氧气具有强氧化性，充当氧化剂，被还原；
②A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C已经腐蚀后有氧化层，D在金属内部；
（2）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃?nH₂O，最后得到铁红，
硝酸分解生成二氧化氮、氧气、水；产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水；氮氧化物为有毒气体；
（3）K=

c(CO2)

c(CO)

，升高温度，V_正增加的快，；
通入x mol CO，t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）转化率为50%，即反应的FeO为0.02mol×50%=0.01mol，则
      FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
开始   0.02     x       0       0
转化    0.01    0.01   0.01   0.01
平衡            x-0.01         0.01
结合化学反应速率计算．

解答： 解：（1）由图可知，海水溶液为弱酸性，则Fe失去电子，正极上O₂得到电子，发生吸氧腐蚀，A发生化学腐蚀，B发生电化学腐蚀，C已经腐蚀后有氧化层，D在金属内部，显然B中腐蚀速率最快，生成铁锈最多，故答案为：O₂；B；
（2）由流程图可知，Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁，步骤Ⅱ中转化为Fe₂O₃?nH₂O，最后得到铁红；硝酸分解生成二氧化氮、氧气、水，该反应为4HNO₃

△   .

4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe（NO₃）₂，则Fe与硝酸反应生成硝酸亚铁、硝酸铵和水，该反应为4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，由流程可知，上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是减少了有毒的氮氧化物的生成，氮氧化物排放少，
故答案为：4HNO₃

△   .

4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，造成原料浪费；4Fe+10HNO₃═4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；氮氧化物排放少；
（3）依据化学反应方程式得出：平衡常数K=

c(CO2)

c(CO)

；升高温度，V_正增加的快，故正反应为吸热反应；
t℃时反应达到平衡．此时FeO（s）转化率为50%，即反应的FeO为0.02mol×50%=0.01mol，则
        FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
开始    0.02                     0
转化     0.01                   0.01
平衡                            0.01
故v（CO₂）=

0.01mol 2

5min

=0.001mol/（L?min），故答案为：

c(CO2)

c(CO)

；吸热；0.001mol/（L?min）．

点评：本题考查较综合，涉及化学平衡计算、电化学腐蚀及物质的制备流程等，为高频考点，侧重分析能力及计算能力的考查，把握化学反应原理及图象、流程的分析为解答的关键，题目难度中等．