Question

請回答下列問題：
（1）現(xiàn)代工業(yè)將煤炭氣化，既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO₂等的排放，又可以擴(kuò)大水煤氣的廣泛用途．
①已知：2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H₁，2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H₂．
則反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=______．（用含△H₁、△H₂的代數(shù)式表示）
②CO和H₂在一定條件下合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₃．現(xiàn)在容積均為1L的a、b、c、d、e五個(gè)密閉容器中分別充入1mol CO和2mol H₂的混合氣體，控溫，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下圖1和圖2．

a．該反應(yīng)的△H₃______0（選填“＜”、“＞”或“=”，下同），K₁______K₂．
b．將容器d中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到容器c中的平衡狀態(tài)，可采取的措施有______．
（2）某燃料電池以熔融態(tài)K₂CO₃為電解質(zhì)，一極通入CO，另一極通入空氣和CO₂的混合氣體．已知該燃料電池正極反應(yīng)為2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-；則其負(fù)極的電極反應(yīng)式為______．
（3）圖3為某溫度下，F(xiàn)e（OH）₃（s）、Mg（OH）₂（s）分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，改變?nèi)芤旱膒H，金屬陽離子濃度變化情況．據(jù)圖分析：

該溫度下，溶度積常數(shù)的關(guān)系為：Ksp[Fe（OH）₃]______Ksp[Mg（OH）₂]
（填：＞、=、＜）；如果在新生成的Mg（OH）₂濁液中滴入足量的Fe³⁺，振蕩后，白色沉淀會全部轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，原因是
______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①利用蓋斯定律來解答；
②a．根據(jù)圖1升判斷出溫度對平衡的影響，從圖象可以看出，升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減少，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；根據(jù)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
b．根據(jù)圖2，分析反應(yīng)進(jìn)行到T₃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，然后溫度越高，φ（CH₃OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，說明正反應(yīng)放熱，然后根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響來解答；
（2）根據(jù)電池反應(yīng)式=正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式，寫出負(fù)極反應(yīng)式；
（3）根據(jù)圖象找出可用來比較Fe（OH）₃與Mg（OH）₂溶度積常數(shù)點(diǎn)，根據(jù)溶度積常數(shù)的公式計(jì)算；
（4）根據(jù)Ksp[Fe（OH）₃]＜Ksp[Mg（OH）₂]，利用平衡移動原理來解釋．
解答：解：（1）①2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₁   ①
        2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂    ②
蓋斯定律得①-②得：2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H₁-△H₂，
則反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=，故答案為：；
 ②a．圖1可以看出，甲醇的物質(zhì)的量為0.6mol的曲線溫度大，說明升高溫度，甲醇的物質(zhì)的量減少，即平衡逆向移動，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以△H₃＜0，故答案為：＜；
因正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，所以說低溫時(shí)平衡常數(shù)大，故答案為：＞；
b．因正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，同時(shí)是氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)減小的反應(yīng)，所以可通過升溫、減壓等措施使平衡逆向移動，故答案為：升溫、減壓；
（2）電池的總反應(yīng)為：2CO+O₂=2CO₂，正極反應(yīng)為2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂，故答案為：CO+CO₃^2--2e^-=2CO₂，
（3）由b、c兩點(diǎn)得：K_SP[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?（OH^-）³=c（Fe³⁺）?（10^-12.7）³，而K_SP[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）?（OH^-）²=c（Mg²⁺）?（10^-9.6）²，因c（Fe³⁺）=c（Mg²⁺），所以K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，故答案為：＜；濁液中存在溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，當(dāng)加入Fe³⁺后與OH^-生成更難溶解的Fe（OH）₃，使平衡繼續(xù)向右移動，最后Mg（OH）₂全部溶解轉(zhuǎn)化為紅棕色的Fe（OH）₃．
點(diǎn)評：本題主要考查了熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡移動等知識，難度不大，要能夠從圖中提取信息．