Question

铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：

（1）黄铁矿（主要成分为FeS₂）是生产硫酸的冶炼钢铁的重要原料。高温下可发生反应：其中一个反应为：3FeS₂+8O₂6SO₂+Fe₃O₄，该过程若有1.5mol FeS₂参加反应，则反应过程中转移_____ mol电子；

（2）氯化铝溶液显酸性，原因是_________________________（用离子方程式稀释）；

（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素（CO(NH₂)₂；它易被氧化），原理如下图所示。

①电源的负极为_________（填“A”或“B”）。

②阳极室中发生的反应依次为_________、_________。

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_________；若阴极共收集到气体6.72L（标准状况），则除去的尿素为________ g（忽略气体的溶解）。

（4）为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究利用CO和H₂O反应转化为绿色能源H₂。已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•moL^-1

2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•moL^-1

H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•moL^-1

写出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式：_________。

Answer

（1）16（2）Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ （3）①B

②6Cl--6e-═3Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl ③ 不变 6.0

（4）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ•mol-1

【解析】

试题分析：（1）3FeS2+8O26SO2+Fe3O4中，Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低，1.5molFeS2参加反应，由O元素的化合价变化可知，转移的电子为4mol×2×(2-0)=16mol；（2）AlCl3为强酸弱碱盐，铝离子水解导致溶液呈酸性，水解方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+；（3）①由图可知，左室电极产物为Cl2，发生氧化反应，故A为电源的正极，右室电解产物H2，发生还原反应，故B为电源的负极；②由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成HCl，阳极室中发生的反应依次为：6Cl--6e-═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl；③阴极反应为6H2O+6e-═6OH-+3H2↑（或6H++6e-═3H2↑）阳极反应为6Cl--6e-═3Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上述反应式可以看出，转移6 mol e-时，阴极产生3 mol H2，阳极产生1 mol N2和1 mol CO2，故阴极收集到的6.72 L气体，物质的量为6.72L÷22.4L/mol=0.3mol，即n（N2）=n（CO2）=0.1 mol，根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl，可知生成0.1 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.1 mol，其质量为：m[CO(NH2)2]=0.1 mol×60 g•mol-1=6.0 g；(4)已知：①．2CO(g)+O2(g)═2CO2（g）△H=-566.0kJ•moL-1 ②.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•moL-1③．H2O(g)═H2O(l)

△H=-44.0kJ•moL-1根据盖斯定律，(①-②)×1/2可得：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ•mol-1。

考点：考查氧化还原反应的电子转移、盐类水解、电解原理及盖斯定律的应用。