题目内容

高炉炼铁是冶炼铁的主要方法。
(1)从炼铁高炉口排出的尾气中含有一定量的有毒气体              (填化学式),会污染空气。100多年前,人们曾耗巨资改建高炉,结果尾气中的该物质含量并未减少。高炉炼铁的主要反应方程式为(设铁矿石用磁铁矿)                             
(2)已知:①4Fe(s) + 3O2=2Fe2O3(s)    ΔH1 
②4Fe3O4(s)+O2(g)=6Fe2O3(s)         ΔH2 
③3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)           ΔH3 
则ΔH2      (用含上述ΔH的代数式表示)。
(3)高铁酸钠(Na2FeO4)是铁的一种重要化合物,可用电解法制备,阳极材料为铁,其电解质溶液应选用_______ (填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4)溶液,原因是_____________,阳极反应式为_________________。
(4)某温度下,HX的电离平衡常数K为1×10-5。计算该温度下0.100mol/L的HX溶液的     H浓度。(平衡时HX的浓度以0.100mol/L计,水的电离忽略不计,写出计算过程。)

(16分)
(1)CO(2分)   Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g) (写等号扣1分,不标状态不扣分)(2分)
(2)3ΔH1-4ΔH3 (2分) 
(3)NaOH(2分) 酸性条件会反应,KOH会引进K元素杂质(合理也给分)(2分)
Fe-6e+ 8OH= FeO42+ 4H2O (2分)
(4)                   HX       X-   +   H+
初始浓度/ mol·L-1: 0.100            0         0
变化浓度/ mol·L-1:  a             a         a
平衡浓度/ mol·L-1: 0.100            a        a   (1分)
K= ==1×105 ∴a≈1×103(1+1+1分)
(K的表达式正确得1分,算式正确得1分,计算结果正确得1分)。

解析试题分析:(1)高炉炼铁原理为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,为了提高氧化铁的利用率及,一氧化碳一定过量,则尾气中含有的有毒气体是CO;产生上述现象的原因是高炉炼铁是可逆反应,则用磁铁矿为原料炼铁的原理为Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g);(2)为了约去Fe(s),观察3个热化学方程式,发现①×3—③×4=②,则②的焓变等于①的焓变×3—③的焓变×4,即ΔH2=3ΔH1-4ΔH3;(3)阳极的主要反应物和产物是铁和高铁酸根离子,即Fe→FeO42—;铁元素由0价升为+6价,升高总数为6,则失去6个电子,则Fe—6e→FeO42—;由于铁单质与酸能直接反应,因此不能选择酸作电解质溶液,也不能用氢离子使左右电荷守恒,只能选碱作电解质溶液,但不能选择KOH,否则引入钾离子等杂质,根据电荷守恒,则Fe—6e+ 8OH→FeO42—;根据氢、氧原子个数守恒,则阳极反应式为Fe-6e+ 8OH= FeO42+ 4H2O;(4)依题意,该反应体系中各组分(起始、变化、平衡)浓度可以推导,则
HX       X-   +   H+
初始浓度/ mol·L-1          0.100           0         0
变化浓度/ mol·L-1              a           a        a
平衡浓度/ mol·L-1         0.100—a≈0.100     a      a
K= ==1×10-5 ∴a≈1×10-3
考点:考查化学反应原理等,涉及高炉炼铁原理及尾气成分推导、可逆反应、盖斯定律、电解原理的应用、电解质溶液的选择及原因、阳极反应式、化学平衡常数的有关计算过程等。

练习册系列答案
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写出上述变化中的总化学反应方程式:________________________________________。
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写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式_______________________________________。

(14 分) 一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。
⑴高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法,相关反应的热化学方程式如下:
4CO(g)+Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s)   △H="a" kJ·mol-1
CO(g)+3Fe2O3(s)=CO2(g)+2Fe3O4(s)   △H="b" kJ·mol-1
反应3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe(s)的△H=     kJ·mol-1(用含a、b 的代数式表示)。
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第一步:2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)  △H>0
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