Question

铁的单质及其作合物用途非常广泛。回答下列问题:

（1）某热电池放电时总反应为4Li+FeS₂==Fe+ 2Li₂S。该电池的正、负极材料分别是_______、____。

（2）Na₂FeO₄是一种优良的水处理剂。

①Na₂FeO₄可将水体中NH₃转化为N₂ 而除去同时产生红褐色沉淀，1mol Na₂FeO₄最多可脱除NH₃的物质的量为______________________。

②Na₂FeO₄溶于水，溶液中含六价铁的微粒分率(某六价铁微粒数与所有六价铁微粒总数之比) 与溶液pH 关系如下图所示(已知常温下，H₃FeO₄⁺H⁺+H₂FeO₄，H₂FeO₄H⁺+HFeO₄^-，HFeO₄^-H⁺ +FeO₄^2-的电离常数依次为K₁、K₂、K₃；pK=-lgK)。pH=3 时，溶液中主要含铁微粒浓度从大到的小的顺序为________________；反应FeO₄^2-+H₂O HFeO₄^-+ OH^-的pK=______。

（3）CO还原铁的氧化物时，涉及以下反应: 

a.Fe₃O₄(s)+4CO(g)3Fe(s) +4CO₂(g) △H₁

b.FeO(g) +CO(g) Fe(s) +CO₂(g) △H₂

c.3Fe₂O₃(s) +CO(g) 2 Fe₃O₄ (s)+CO₂(g) △H₃

d. Fe₃O₄ (s) +CO(g) 3FeO(s)+CO₂ (g) △H₄

相关反应的温度与混合气体中CO的体积分数的关系如下图所示:

①反应的△H>0 的是__________(选填a、b、c、d)；△H₄ =_______(用△H₁、△H₂表示)。

②在恒容密闭容器中，加入7.2 g FeO，同时充入0.1mol CO，升高温度，若恰好处于图中P点处，CO的转化率为_______，容器中生成单质Fe 的质量为___________________。

Answer

FeS2 Li 1mol H2FeO4、HFeO4-、H3FeO4+ 6.7 d △H1-3△H2 25% 1.4 g

【解析】（1）正极发生还原反应，FeS2获得电子生成Fe、S2−，负极发生氧化反应，Li失电子生成Li+，因此该电池的正、负极材料分别是FeS2 和 Li。答案为; FeS2 、 Li

（2）①Na2FeO4将NH3转化为N2同时本身被还原为Fe3+，根据得失电子数守恒可得1mol Na2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为：=1mol。②由图像可知pH=3 时，溶液中主要含铁微粒浓度最大的是H2FeO4，最小的是H3FeO4+，处于中间的是HFeO4-，所以溶液中主要含铁微粒浓度从大到的小的顺序为H2FeO4、HFeO4-、H3FeO4+；FeO42-+H2O HFeO4-+ OH-的K= ，由HFeO4-H+ +FeO42-的K3=，KK3==KW，可知K=，由图像可知pK3=-lgK3=7.3，因此K3=10-7.3，所以K==10-6.7，pK=-lgK=-lg10-6.7=6.7。答案为：①1mol②H2FeO4、HFeO4-、H3FeO4+、6.7

（3）①由图像可知随着温度的升高a、b、c的反应中CO的百分含量增大说明a、b、c为放热反应，d反应中CO的百分含量减小说明d为吸热反应；由已知方程式，根据盖斯定律可得d= a-3b，所以△H4 =△H1-3△H2；②在恒容密闭容器中，加入7.2 g FeO，同时充入0.1mol CO，可发生反应FeO(s) +CO(g) Fe(s) +CO2(g) ，P点处，CO的百分含量为75%，设有xmol的CO参与反应，则=75%，x=0.025mol，CO的转化率为，容器中生成单质Fe 的质量为0.025=1.4 g。答案为：①d、△H1-3△H2②25% 、1.4 g