Question

【题目】I、从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。

(1)已知：Fe3O4(s) + CO(g)=3FeO(s) + CO2(g)ΔH1= +19.3 kJ·mol-1

3FeO(s) + H2O(g)=Fe3O4(s) + H2(g)ΔH2= -57.2 kJ·mol-1

C(s) + CO2(g)=2 CO(g)ΔH3= +172.4 kJ·mol-1

写出以铁氧化物为催化剂裂解水制氢气总反应的热化学方程式___________。

(2)下图表示其它条件一定时，Fe3O4(s)和CO(g)反应达平衡时CO(g)的体积百分含量随温度的变化关系。

①当温度低于570℃时，温度降低，CO的转化率__________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是_______________。

②当温度高于570℃时，随温度升高，反应Fe3O4(s) + CO(g)3FeO(s) + CO2(g)平衡常数的变化趋势是_________；(填“增大”、“减小”或“不变”)；1040℃时，该反应的化学平衡常数的数值是____________。

II、汽车尾气中CO、NOx以及燃煤废气中的SO2都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。

(1)吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如图所示(Ce为铈元素)。

装置Ⅱ中，酸性条件下NO被Ce4＋氧化的产物主要是NO3-和NO2-，请写出生成NO3-和NO2-物质的量之比为2：1时的离子方程式：________________________。

(2)装置Ⅲ的作用之一是用质子交换膜电解槽电解使得Ce4＋再生，再生时生成的Ce4＋在电解槽的____(填“阳极”或“阴极”)，同时在另一极生成S2O42-的电极反应式为_________。

(3)已知进入装置Ⅳ的溶液中NO2-的浓度为a g·L－1，要使1.5 m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的氧气___L(用含a代数式表示，结果保留整数，否则不给分)。

Answer 1

【答案】C(s) + H2O(g) = H2(g) + CO(g)ΔH= + 134.5 kJ·mol-1 增大 理由：当温度低于570℃时，温度降低，CO的体积百分含量降低，可逆反应Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g)正向移动，故CO的转化率增大 增大 4 3NO＋5H2O＋7Ce4＋=2NO3-＋NO2-＋10H＋＋7Ce3＋ 阳极 2H＋＋2HSO3-＋2e－=S2O42-＋2H2O 365a

【解析】

(1) ①Fe3O4(s) + CO(g)=3FeO(s) + CO2(g)ΔH1= +19.3 kJ·mol-1，

②3FeO(s) + H2O(g)=Fe3O4(s) + H2(g)ΔH2= -57.2 kJ·mol-1，

③C(s) + CO2(g)=2 CO(g)ΔH3= +172.4 kJ·mol-1，根据盖斯定律分析，由①+②+③可得热化学方程式为： C(s) + H2O(g) = H2(g) + CO(g)ΔH=+19.3-57.2+172.4= + 134.5 kJ·mol-1。 (2) ①从图分析，温度低于570℃时，可以看出温度降低，一氧化碳的百分含量减小，可逆反应Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g)正向移动，故CO的转化率增大。②当温度高于570℃时，随温度升高，一氧化碳的百分含量减小，说明反应Fe3O4(s) + CO(g)3FeO(s) + CO2(g)正向移动，则平衡常数增大。1040℃时，假设起始加入一氧化碳的物质的量为1mol/L，则

Fe3O4(s) + CO(g)3FeO(s) + CO2(g)

0

x x

1-x x

有1-x/(1-x+x)=20%，则x=0.8mol/L，平衡常数为0.8/0.2=4。II、（1）假设一氧化氮的物质的量为3mol则根据题意生成2mol硝酸根离子和1mol亚硝酸根离子，则转移7mol电子，从图分析，Ce4＋变为Ce3＋，则需要Ce4＋的物质的量为7mol，根据此数据书写离子方程式为：3NO＋5H2O＋7Ce4＋=2NO3-＋NO2-＋10H＋＋7Ce3＋。 (2) 再生时生成的Ce4＋的过程为化合价升高，即失去电子，所以该反应在阳极进行。同时另一极生成S2O42-是亚硫酸氢根离子得到电子，电极反应为： 2H＋＋2HSO3-＋2e－=S2O42-＋2H2O。(3)从图分析，反应过程中亚硝酸根离子化合价升高，氧气化合价降低，根据电子守恒分析，氧气的体积为=365aL。