高炉炼铁中常见的反应为：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g...

高炉炼铁中常见的反应为：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H

（1）某实验小组在实验室模拟上述反应。一定温度下，在2L盛有Fe2O3粉末的恒容密闭容器中通入0.1molCO，5min时生成2.24gFe。5min内有CO表示的平均反应速率是______________mol·L-1min-1；5min时CO2的体积分数为___________；若将此时反应体系中的混合气体通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，充分反应后所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________________ 。

（2）上述反应的平衡常数表达式为：K=_______________；下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_____________（填序号）。

a．容器内固体质量保持不变

b．容器中气体压强保持不变

c．c(CO)=c(CO2)

d．v正(CO)=v逆(CO2)

（3）已知上述反应的平衡常数K与温度T（单位：K）之间的关系如图所示，其中直线的斜率为-（气体常数R=8.3×10-3kJ·mol-1·K-1）。

①根据图像可知，该反应的平衡常数随温度升高而____________（填“增大”、“减小”或“不变”）

②该反应的△H=_______________kJ·mol-1。

（4）结合上述有关信息，写出两条提高CO转化率的措施_____________、_______________。

0.00660%c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋)c3(CO2)/c3(CO)ad减小-24.9降低CO2的浓度适当降低温度【解析】高炉炼铁中常见的反应为：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H （1）n（Fe）=2.24g÷56g/mol=0.04mol，由反应可知消耗CO为0.04mol×=0.06mol，则10min内CO的平均反应速率为v==0.006 mol/（L·min）；将混合气体通入100mL0.9mol/L的NaOH溶液中，完全反应后可得0.03molNaHCO3和0.03molNa2CO3的混合溶液，因水解溶液显碱性，且CO32-的水解程度大于HCO3-，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是 c(Na＋)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H＋) ；（2）由Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g），纯固体不能代入K的表达式中，则该反应的化学平衡常数表达式为K=；a．容器内固体质量保持不变，能说明是平衡状态，故a正确；b．因容器中气体的总物质的量不变，压强保持不变无法说明是平衡状态，故b错误；c．c(CO)=c(CO2) 无法说明是平衡状态，故c错误；d．当v正(CO)=v逆(CO2) 时能说明是平衡状态，故d正确；故答案为ad；（3）①根据图像可知，lnK随增大而增大，而温度越高，越小，则该反应的平衡常数随温度升高而减小； ②设直线与纵轴交点的纵坐标是b，则有lnK= -· +b，将M、N两点的坐标数值代入求得b=1.8，则有4.8= -+1.8，解得△H=-24.9kJ·mol-1；（4）此反应正方向为放热反应，可以通过降低CO2的浓度或适当降低温度，使平衡正向移动，达到提高CO转化率的目的。

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考点分析：

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工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备碳酸锰的流程如下图所示：

已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3 ，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②焙烧过程中主要反应为：MnCO3 +2NH4Cl MnCl2+2NH3↑ +CO2↑+ H2O。

③部分阳离子沉淀时溶液的pH的值：

	Al3-	Fe3+	Ca2+	Mn2+	Mg2+
开始沉淀的pH值	4.1	2.2	10.6	8.8	9.6
沉淀完全的pH值	4.7	3.2	13.1	10.1	11.1

（1）实验室“焙烧”操作盛放固体的仪器为____________________。

（2）结合图1、2、3，分析焙烧过程中对温度、NH4Cl用量[m（NH4Cl）：m（锰矿粉）]、时间的最佳选择依次为________________、_______________、______________。

（3）对锰浸出液净化除杂时，先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液pH的范围为_________________，将Fe3＋和Al3＋变为沉淀除去。然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。

（4）“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵是反应的离子方程式为________________。

（5）上述流程中可循环使用的物质是_______________。

（6）为测定产品中碳酸锰的含量，设计如下实验（杂质不参加反应）：实验步骤为：称取16.80g试样，溶于适量的稀硫酸溶液中，向所得溶液中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使反应：2Mn2++NO3-+4PO43-+2H+2[Mn(PO4)2]3-+NO2-+H2O充分进行。除去溶液中存在的NO3-和NO2-后，加入l00.00mL2.00 mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2溶液，发生的反应为：[Mn(PO4)2]3-+Fe2＋=Mn2++Fe3＋+2PO3-；再用1.00mol·L-1酸性K2Cr2O7溶液滴定过量的Fe2＋，滴定终点时消耗10.00mL酸性K2Cr2O7溶液。