Question

金屬單質及其化合物與工農業生產、日常生活有密切的聯系．請回答下列問題：

（1）一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發生如下反應：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g），△H=QkJ?mol^-1
①該反應的平衡常數表達式K=

 

；
②該溫度時，在2L盛有Fe₂O₃粉末的密閉容器中通入CO氣體，5min后，生成了單質鐵11.2g，則這段時間內CO的反應速率為

 

；
③達平衡后，若溫度升高

[CO]

[CO2]

的值增大，則Q

 

0（填“＞”、“=”、“＜”）．
（2）工業常根據金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，通過控制溶液的pH，達到分離金屬離子的目的．如圖1是難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解情況（s/mol?L^-1）．若要除去CuCl₂溶液的少量Fe³⁺，應控制溶液的pH為

 

（填序號）．
A．小于1    B．4左右  C．大于6    D．大于9
（3）某工業廢水中含有Cu²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺，若向工業廢水中加入過量的FeS，當FeS、CuS、PbS和HgS共存時，溶液中c（Fe²⁺）：c（Pb²⁺）：c（Hg²⁺）=

 

：

 

：

 

．已知：Ksp（FeS）=6.3×10^-18mol²?L^-2，Ksp（PbS）=3.4×10^-28mol²?L^-2Ksp（CuS）=1.3×10^-36mol²?L^-2，Ksp（HgS）=6.4×10^-53mol²?L^-2
（4）依據氧化還原反應：Cu²⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+Cu（s）設計成如圖2所示的原電池，則關于該電池裝置的說法中不正確的是

 

（填序號）．
A．電極X的材料是Fe
B．電解質溶液Y是AgNO₃溶液
C．原電池工作時，鹽橋中的陰離子不斷移向左池的氯化鈉溶液中
D．原電池工作時，x電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-．

Answer 1

分析：（1）①Fe₂O₃和Fe是固體，不能寫在表達式中，故K=

[CO2]3

[CO]3

；
②n（Fe）=

m

M

，根據方程式可知n（CO）=

3

2

n（Fe），故可求得v（CO）
③溫度升高

[CO]

[CO2]

的值增大，平衡逆移，故正方向為放熱反應；
（2）由圖1可知PH在4左右時，Fe³⁺，完全沉淀，而Cu²⁺還沒開始沉淀；
（3）由Ksp（HgS）=6.4×10^-53mol²?L^-2求出c（S^2-），再分別利用各自的Ksp求出其陽離子濃度．
（4）A．根據圖2可知電極X的材料是Fe；
B．電解質溶液Y是AgNO₃溶液；
C．原電池工作時，鹽橋中的陰離子不斷移向負極移動；
D．原電池工作時，x為負極．

解答：解：（1）①Fe₂O₃和Fe是固體，不能寫在表達式中，故K=

[CO2]3

[CO]3

，故答案為：

[CO2]3

[CO]3

；
②n（Fe）=

m

M

=

11.2g

56g/mol

=0.2mol，根據方程式可知n（CO）=

3

2

n（Fe）=0.3mol，c（CO）=

0.3mol

2L

=0.15mol/L，故可求得v（CO）=

0.15mol/L

5min

=0.03mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.03mol?L^-1?min^-1；
③溫度升高

[CO]

[CO2]

的值增大，平衡逆移，則正方向為放熱反應，故Q＜0，故答案為：＜；
（2）由圖1可知PH在4左右時，Fe³⁺，完全沉淀，而Cu²⁺還沒開始沉淀，故答案為：B；
（3）由Ksp（HgS）=6.4×10^-53mol²?L^-2求出c（S^2-）=

6.4×10-53

=8×10^-27mol?L^-1，溶液中c（S^2-）相同，再分別利用各自的Ksp求出其陽離子濃度，可求出c（Fe²⁺）：c（Pb²⁺）：c（Hg²⁺）=6.3：3.4×10^-10：6.4×10^-35，故答案為：6.3：3.4×10^-10：6.4×10^-35；
（4）A．根據圖2可知電極X的材料是Fe，故A正確；
B．Ag電極應該插入AgNO₃溶液，故B正確；
C．原電池工作時，鹽橋中的陰離子不斷移向負極移動，故C錯誤；
D．原電池工作時，x為負極，電極反應為：Fe-2e^-→Fe²⁺，故D錯誤；
故答案為：CD．

點評：本題考查了化學平衡常數、溶度積、原電池等知識，要注意多種離子混合溶液中Ksp的應用．