Question

（16分）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）一定条件下，用Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃作催化剂，利用如下反应回收燃煤烟气中的硫。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，不考虑催化剂的价格因素，选择    为该反应的催化剂较为合理。（选填序号）

a.Cr₂O₃         b.NiO         c.Fe₂O₃

选择该催化剂的理由是：         。

某科研小组用选择的催化剂，在380℃时，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       。

（2）科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO₃^-的反应原理。

①pH＝2.5时，用铁粉还原KNO₃溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t₁时刻前发生反应的离子方程式        ；t₁时刻后，反应仍在进行，溶液中NH₄⁺的浓度在增大，Fe^2＋的浓度却没有明显变化，可能的原因是     。

②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO₃^-的效果，其原因可能是       。正常地下水中含有CO₃^2－，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO₃沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b．     。

（3）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+LiLiFePO₄，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     。

Answer

（16分，每空2分）

（1）c ； Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源； a

（2）①4Fe+NO3－+10H+＝4Fe2++NH4++3H2O； t1后溶液pH较大，Fe2+水解生成Fe（OH）2

②活性炭和铁构成了原电池，加快反应速率； CO32－消耗H+，溶液酸性减弱，效果降低

（3）FePO4+Li++e-=LiFePO4

【解析】

试题分析：（1）由于在相同温度下，使用Fe2O3作催化剂时，SO2转化率较高，因此应该使用Fe2O3作催化剂。故选项是c。在温度不变时，增大c（CO）的浓度，可以加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，同时增大反应物的浓度，可以使平衡正向移动，提高SO2转化率，图2中表示n（CO） : n（SO2）＝3:1的变化曲线为a。（2）①根据图中信息写出t1时刻前溶液中的离子有Fe2+、NH4+，根据电子守恒、原子守恒，可得发生反应的离子方程式4Fe+NO3－+10H+＝4Fe2++NH4++3H2O； t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有明显变化，可能的原因是t1后溶液pH较大，Fe2+水解生成Fe（OH）2，②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO3-的效果，其原因可能是活性炭和铁构成了原电池，加快反应速率。正常地下水中含有CO32－，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO3沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b．CO32－反应消耗H+，使溶液酸性减弱，效果降低。（3）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+LiLiFePO4，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，正极上得到电子，发生还原反应，电池正极反应为FePO4+Li++e-=LiFePO4。

考点：考查反应条件的选择与控制、离子方程式的书写、原电池反应原理及应用的知识。