题目内容
（2012?洛阳二模）钢铁生产中的尾气易造成环境污染，淸洁生产工艺可消减污染源并充分利用资源．已知：
①Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ/mol
（1）试计算反应：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）△H=
（2）已知1092℃时（1）中反应的平衡常数为0.35，在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1mol CO加热到1092℃并保持该温度，反应在t1时达平衡．
①t1时反应达平衡后，CO气体的体积分数为
②该反应的正反应速率随时间变化情况如图甲所示，在t1时改变了某种条件，反应在t2时达平衡，改变的条件可能是
a．升高温度 b．增大CO的浓度
c．使用催化剂 d．增大压强
③如果在t3时再增加CO2的量，t4时反应又处于新平衡状态，请在甲图上画出t3～t5时间段的v（正）变化曲线
．
（3）炼钢尾气净化后，可直接作熔融碳酸盐燃料电池（工作原理如图乙）的燃料．则负极的电扱反应为
（4）转炉炼钢，尾气中CO体积分数达58%-70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO2生成保险粉（Na2S2O4），试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳的离子方程式
（5）目前我国大多数企业是将CO与水蒸气反应转换为H2，然后用H2与N2反应合成氨，若收集到标准状况下3360m3尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，理论上可获得NH3
①Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ/mol
（1）试计算反应：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）△H=
-11kJ/mol
-11kJ/mol
．（2）已知1092℃时（1）中反应的平衡常数为0.35，在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1mol CO加热到1092℃并保持该温度，反应在t1时达平衡．
①t1时反应达平衡后，CO气体的体积分数为
74%
74%
．②该反应的正反应速率随时间变化情况如图甲所示，在t1时改变了某种条件，反应在t2时达平衡，改变的条件可能是
a
a
a．升高温度 b．增大CO的浓度
c．使用催化剂 d．增大压强
③如果在t3时再增加CO2的量，t4时反应又处于新平衡状态，请在甲图上画出t3～t5时间段的v（正）变化曲线
（3）炼钢尾气净化后，可直接作熔融碳酸盐燃料电池（工作原理如图乙）的燃料．则负极的电扱反应为
CO+CO32--2e-═2CO2
CO+CO32--2e-═2CO2
．（4）转炉炼钢，尾气中CO体积分数达58%-70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO2生成保险粉（Na2S2O4），试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳的离子方程式
HCOO-+OH-+2O2═S2O42-+H2O+CO2
HCOO-+OH-+2O2═S2O42-+H2O+CO2
．（5）目前我国大多数企业是将CO与水蒸气反应转换为H2，然后用H2与N2反应合成氨，若收集到标准状况下3360m3尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，理论上可获得NH3
1.02
1.02
t．分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）平衡常数为0.35，①依据化学平衡三段式列式计算；
②图象分析开始正反应速率减小，反应正向进行，t1时刻改变条件正反应速率突然增大且正反应速率增大的变化趋势，反应是气体体积不变的放热反应，选项中的催化剂和压强改变不会发生平衡移动，一氧化碳量的增大会瞬间提高正反应速率，但随反应进行呈现减小趋势，温度升高平衡逆向进行，正反应速率增大最后达到平衡；
③根据增加CO2的量，正反应速率突然增大，逆反应速率瞬间不变；
（3）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极；电解质中的阴离子移向负极；
（4）甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳，依据反应物和生成物结合原子守恒、电荷守恒配平写出；
（5）依据转化率100%，尾气中一氧化碳生成氢气，氢气合成氨的定量关系计算得到；
（2）FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）平衡常数为0.35，①依据化学平衡三段式列式计算；
②图象分析开始正反应速率减小，反应正向进行，t1时刻改变条件正反应速率突然增大且正反应速率增大的变化趋势，反应是气体体积不变的放热反应，选项中的催化剂和压强改变不会发生平衡移动，一氧化碳量的增大会瞬间提高正反应速率，但随反应进行呈现减小趋势，温度升高平衡逆向进行，正反应速率增大最后达到平衡；
③根据增加CO2的量，正反应速率突然增大，逆反应速率瞬间不变；
（3）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极；电解质中的阴离子移向负极；
（4）甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳，依据反应物和生成物结合原子守恒、电荷守恒配平写出；
（5）依据转化率100%，尾气中一氧化碳生成氢气，氢气合成氨的定量关系计算得到；
解答：解：（1）①Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ/mol
依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得到：6FeO（s）+6CO（g）?6Fe（s）+6CO2（g）△H=-66kJ/mol；
得到FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ/mol；
故答案为：-11kJ/mol；
（2）①已知1092℃时（1）中反应的平衡常数为0.35，在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1mol CO加热到1092℃并保持该温度，反应在t1时达平衡，依据化学平衡三段式列式计算设反应消耗的一氧化碳物质的量X：
FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g），
起始量（mol） 1 0
变化量（mol） X X
平衡量（mol） 1-X X
K=
=
=0.35
X=0.26
CO气体的体积分数=
×100%=74%；
故答案为：74%；
②图象分析开始正反应速率减小，反应正向进行，t1时刻改变条件正反应速率突然增大且正反应速率增大的变化趋势，反应是气体体积不变的放热反应，选项中的催化剂和压强改变不会发生平衡移动，一氧化碳量的增大会瞬间提高正反应速率，但随反应进行呈现减小趋势，温度升高平衡逆向进行，正反应速率增大最后达到平衡；
故选：a；
③因增加CO2的量，正反应速率突然增大，逆反应速率瞬间不变，随着反应的进行，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，最后不变，如图所示：，
故答案为：；
（3）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极，所以若以一氧化碳为燃料，根据：“熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池”可以知道一氧化碳燃烧生成二氧化碳，正极上是氧气得电子的还原反应，负极是一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应为：CO+CO32--2e-═2CO2；
故答案为：CO+CO32--2e-═2CO2；
（4）甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉Na2S2O4同时生成二氧化碳，反应的离子方程式：HCOO-+OH-+2SO2═S2O42-+H2O+CO2
故答案为：HCOO-+OH-+2SO2═S2O42-+H2O+CO2；
（5）将CO与水蒸气反应转换为H2，然后用H2与N2反应合成氨，若收集到标准状况下3 360m3尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，
CO+H2O═CO2+H2，N2+3H2═2NH3，得到定量关系为3CO--2NH3，依据物质的量计算得到氨气物质的量来计算质量，设生成氨气物质的量为x；
3CO------------------2NH3，
3 2
x
x=60000mol，
氨气质量=60000mol×17g/mol=1020000g=1.02t
故答案为：1.02t；
②3Fe2O3（s）+CO（g）?2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ/mol
依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得到：6FeO（s）+6CO（g）?6Fe（s）+6CO2（g）△H=-66kJ/mol；
得到FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ/mol；
故答案为：-11kJ/mol；
（2）①已知1092℃时（1）中反应的平衡常数为0.35，在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1mol CO加热到1092℃并保持该温度，反应在t1时达平衡，依据化学平衡三段式列式计算设反应消耗的一氧化碳物质的量X：
FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g），
起始量（mol） 1 0
变化量（mol） X X
平衡量（mol） 1-X X
K=
| c(CO2) |
| c(CO) |
| x |
| 1-x |
X=0.26
CO气体的体积分数=
| 1-0.26 |
| 1 |
故答案为：74%；
②图象分析开始正反应速率减小，反应正向进行，t1时刻改变条件正反应速率突然增大且正反应速率增大的变化趋势，反应是气体体积不变的放热反应，选项中的催化剂和压强改变不会发生平衡移动，一氧化碳量的增大会瞬间提高正反应速率，但随反应进行呈现减小趋势，温度升高平衡逆向进行，正反应速率增大最后达到平衡；
故选：a；
③因增加CO2的量，正反应速率突然增大，逆反应速率瞬间不变，随着反应的进行，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，最后不变，如图所示：
，故答案为：
；（3）在燃料电池中，燃料做负极，氧气作正极，所以若以一氧化碳为燃料，根据：“熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池”可以知道一氧化碳燃烧生成二氧化碳，正极上是氧气得电子的还原反应，负极是一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应为：CO+CO32--2e-═2CO2；
故答案为：CO+CO32--2e-═2CO2；
（4）甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉Na2S2O4同时生成二氧化碳，反应的离子方程式：HCOO-+OH-+2SO2═S2O42-+H2O+CO2
故答案为：HCOO-+OH-+2SO2═S2O42-+H2O+CO2；
（5）将CO与水蒸气反应转换为H2，然后用H2与N2反应合成氨，若收集到标准状况下3 360m3尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，
CO+H2O═CO2+H2，N2+3H2═2NH3，得到定量关系为3CO--2NH3，依据物质的量计算得到氨气物质的量来计算质量，设生成氨气物质的量为x；
3CO------------------2NH3，
3 2
| 3360×1000×60% |
| 22.4 |
x=60000mol，
氨气质量=60000mol×17g/mol=1020000g=1.02t
故答案为：1.02t；
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡的影响因素分析和计算，原电池原理的分析判断，注意题干信息的应用理解，题目难度中等．
练习册系列答案
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