Question

(12分)我國是個鋼鐵大國，鋼鐵產量為世界第一，高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。高爐內可能發生如下反應：
C(s)＋O₂(g) ＝ CO₂(g) △H₁＝－393.5 kJ·mol^—1                  ①
C(s)＋CO₂(g) ＝ 2CO(g) △H₂＝＋172.5 kJ·mol^—1                 ②
4CO(g)＋Fe₃O₄(s) ＝ 4CO₂(g)＋3Fe(s) △H₃＝－13.7 kJ·mol^—1      ③
請回答下列問題：
⑴計算3Fe(s)＋2O₂(g) ＝ Fe₃O₄(s)的△H＝___________________。
⑵800℃時，C(s)＋CO₂(g)2CO(g)的平衡常數K＝1.64，相同條件下測得高爐內c(CO)＝0.20 mol·L^－1、c(CO₂)＝0.05 mol·L^－1，此時反應向_______（填“正”或“逆”）方向進行。
⑶某種礦石中鐵元素以氧化物Fe_mO_n形式存在，現進行如下實驗：將少量鐵礦石樣品粉碎，稱取25.0 g樣品于燒杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不斷加熱、攪拌，濾去不溶物。向所得濾液中加入10.0 g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體3.6 g。剩下濾液用濃度為2 mol·L^－1的酸性KMnO₄滴定，至終點時消耗KMnO₄溶液體積25.0 mL。
提示：2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋      8H^＋＋MnO₄^－＋5Fe^2＋＝Mn^2＋＋5Fe^3＋＋4H₂O
①計算該鐵礦石中鐵元素的質量分數。（請寫出必要的解題步驟）
②計算氧化物Fe_mO_n的化學式（m、n為正整數）（請寫出必要的解題步驟）

Answer 1

（12分）
⑴－1118.3 kJ·mol^—1        (2分)
⑵正          (2分)
⑶①n(Fe)＝5n(KMnO₄)＝5×0.025 L×2 mol·L^－1＝0.25 mol         (2分)
m(Fe)＝0.25 mol×56 g·mol^－1＝14g
ω(Fe)＝14 g÷25 g×100%="56%                   " (2分)
②反應的銅的物質的量n(Cu)＝(10 g－3.6 g)÷64 g·mol^－1＝0.1 mol
n(Fe^3＋)＝0.2 mol
解得：n(Fe^2＋)＝0.05 mol                (2分)
該氧化物的化學式可表示為：Fe₅O₇或FeO·2Fe₂O₃        (2分)

解析