题目内容
金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系．请回答下列问题：
（1）已知下列热化学方程式：
Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H1=-25kJ?mol-1
3Fe2O3（s）+CO（g）═2Fe3O4（s）+CO2（g）△H2=-47kJ?mol-1
Fe3O4（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO2（g）△H3=+19kJ?mol-1
写出FeO（s）被CO（g）还原生成Fe（s）和CO2（g）的热化学方程式 ．
（2）从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4+5FeS2+12H2O═7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4．则5mol FeS2发生反应，转移电子的物质的量为 ．
（3）一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收硫．反应为：
2CO（g）+SO2（g）
2CO2（g）+S（l）△H=-270kJ?mol-1
其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是： ．
某科研小组用Fe2O3作催化剂，在380℃时，分别研究了[n（CO）：n（SO2）]分别为1：1、3：1时SO2转化率的变化情况（图2）．则图2中表示n（CO）：n（SO2）=3：1的变化曲线为 ．
（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离．图3是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀--溶解图象，图中直线上的点表示平衡状态．当溶液中的离子浓度小于1×10-5mol?L-1时，认为该离子沉淀完全．
①相同条件下，Fe（OH）3、Al（OH）3、Cr（OH）3三种物质的溶度积常数最大的是 ，图3中A、B、C三点中表示Fe（OH）3的沉淀速率大于溶解速率的是 ．
②由图3可得Fe（OH）2的溶度积的值为 ．
（5）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车．电池反应为：FePO4+Li
LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质．放电时电池正极反应为 ．
（1）已知下列热化学方程式：
Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H1=-25kJ?mol-1
3Fe2O3（s）+CO（g）═2Fe3O4（s）+CO2（g）△H2=-47kJ?mol-1
Fe3O4（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO2（g）△H3=+19kJ?mol-1
写出FeO（s）被CO（g）还原生成Fe（s）和CO2（g）的热化学方程式
（2）从矿物学资料查得一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4+5FeS2+12H2O═7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4．则5mol FeS2发生反应，转移电子的物质的量为
（3）一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收硫．反应为：
2CO（g）+SO2（g）
| 催化剂 |
其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：
某科研小组用Fe2O3作催化剂，在380℃时，分别研究了[n（CO）：n（SO2）]分别为1：1、3：1时SO2转化率的变化情况（图2）．则图2中表示n（CO）：n（SO2）=3：1的变化曲线为
（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离．图3是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀--溶解图象，图中直线上的点表示平衡状态．当溶液中的离子浓度小于1×10-5mol?L-1时，认为该离子沉淀完全．
①相同条件下，Fe（OH）3、Al（OH）3、Cr（OH）3三种物质的溶度积常数最大的是
②由图3可得Fe（OH）2的溶度积的值为
（5）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车．电池反应为：FePO4+Li
| 充电 |
| 放电 |
考点：热化学方程式,氧化还原反应的电子转移数目计算,化学电源新型电池,化学平衡的调控作用,转化率随温度、压强的变化曲线,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）依据盖斯定律结合热化学方程式计算，然后写出热化学方程式；
（2）反应14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4中，Cu元素化合价降低，被还原，CuSO4为氧化剂，FeS2中S元素化合价为-1价，反应后分别升高为+6价、降低为-2价，FeS2既是氧化剂又是还原剂，从元素化合价的角度判断并计算该题；
（3）根据图示内容对比260℃时SO2的转化率来寻找反应速率最快，根据催化剂和二氧化硫转化率之间的关系来判断Fe2O3作催化剂的优点；
n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，压强对反应速率的影响来回答即可；
（4）①由图象可知，相同条件下，Fe（OH）3、Al（OH）3、Cr（OH）3三种物质的溶度积常数最大的是Cr（OH）3；曲线上的点为饱和溶液时，曲线左边是未饱和溶液，右边为过饱和溶液；
②当PH=9时，c（Fe2+）=1×10-5mol?L-1，再根据Ksp表达式求算；
（5）根据电池反应可知，充电时的阳极反应和原电池中正极反应相反，阴极反应和原电池中负极反应相反，根据原电池和电解池的工作原理来回答．
（2）反应14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4中，Cu元素化合价降低，被还原，CuSO4为氧化剂，FeS2中S元素化合价为-1价，反应后分别升高为+6价、降低为-2价，FeS2既是氧化剂又是还原剂，从元素化合价的角度判断并计算该题；
（3）根据图示内容对比260℃时SO2的转化率来寻找反应速率最快，根据催化剂和二氧化硫转化率之间的关系来判断Fe2O3作催化剂的优点；
n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，压强对反应速率的影响来回答即可；
（4）①由图象可知，相同条件下，Fe（OH）3、Al（OH）3、Cr（OH）3三种物质的溶度积常数最大的是Cr（OH）3；曲线上的点为饱和溶液时，曲线左边是未饱和溶液，右边为过饱和溶液；
②当PH=9时，c（Fe2+）=1×10-5mol?L-1，再根据Ksp表达式求算；
（5）根据电池反应可知，充电时的阳极反应和原电池中正极反应相反，阴极反应和原电池中负极反应相反，根据原电池和电解池的工作原理来回答．
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：
6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（g）+6CO2（g）△H=-66KJ/mol；
得到热化学方程式为：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO2（g）△H=-11KJ/mol，
故答案为：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO2（g）△H=-11KJ/mol；
（2）5molFeS2发生反应，Cu元素化合价由+2价→+1价，14molCuSO4得到14mol电子，FeS2→Cu2S，S元素的化合价由-1价→-2价，生成7molCu2S，得到7mol电子，有21mol电子转移；
故答案为：21mol；
（3）根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源，
故答案为：Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；
n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的，Fe2O3作催化剂时，曲线a符合；
故答案为：在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源；a
（4）①图象分析判断，相同条件下，Fe（OH）3、Al（OH）3、Cr（OH）3三种物质的溶度积常数最大的是Cr（OH）3；曲线上的点为饱和溶液时，曲线左边是未饱和溶液，右边为过饱和溶液；在过饱和溶液中要有固体析出，C点为过饱和溶液，其溶质的沉淀速率大于溶解速率，
故答案为：Cr（OH）3、C；
②由图象可知，当PH=9时，c（Fe2+）=1×10-5mol?L-1，Ksp=c（Fe2+）?c2（OH-）=1×10-5×（1×10-5）2 =1×10-15，故答案为：1×10-15；
（5）放电时，该装置是原电池，正极反应为：FePO4+Li++e-═LiFePO4；
故答案为：FePO4+Li++e-=LiFePO4；
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：
6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（g）+6CO2（g）△H=-66KJ/mol；
得到热化学方程式为：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO2（g）△H=-11KJ/mol，
故答案为：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO2（g）△H=-11KJ/mol；
（2）5molFeS2发生反应，Cu元素化合价由+2价→+1价，14molCuSO4得到14mol电子，FeS2→Cu2S，S元素的化合价由-1价→-2价，生成7molCu2S，得到7mol电子，有21mol电子转移；
故答案为：21mol；
（3）根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源，
故答案为：Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；
n（CO）：n（SO2）=2：1时反应速率界于n（CO）：n（SO2）=3：1和n（CO）：n（SO2）=1：1之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和n（CO）：n（SO2）=3：1是相等的，Fe2O3作催化剂时，曲线a符合；
故答案为：在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源；a
（4）①图象分析判断，相同条件下，Fe（OH）3、Al（OH）3、Cr（OH）3三种物质的溶度积常数最大的是Cr（OH）3；曲线上的点为饱和溶液时，曲线左边是未饱和溶液，右边为过饱和溶液；在过饱和溶液中要有固体析出，C点为过饱和溶液，其溶质的沉淀速率大于溶解速率，
故答案为：Cr（OH）3、C；
②由图象可知，当PH=9时，c（Fe2+）=1×10-5mol?L-1，Ksp=c（Fe2+）?c2（OH-）=1×10-5×（1×10-5）2 =1×10-15，故答案为：1×10-15；
（5）放电时，该装置是原电池，正极反应为：FePO4+Li++e-═LiFePO4；
故答案为：FePO4+Li++e-=LiFePO4；
点评：本题考查了热化学方程式计算应用，氧化还原反应，影响反应速率和平衡的因素，沉淀溶解平衡理解分析判断，化学电源新型电池知识，明确元素化合价是解本题关键，注意该反应中元素化合价发生变化，图象分析判断方法的应用是解题关键，题目难增大．
练习册系列答案
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