Question

化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和科研有重要意義

I、下列三個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)（K1、K2、K3）與溫度的關(guān)系分別如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡常數(shù)	溫度
973 K	1173 K
①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)	K1	1．47	2．15
②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)	K2	2．38	1．67
③CO(g) ＋H2O(g)CO2(g) ＋H2(g)	K3	？	？

 

請(qǐng)回答：

（1）反應(yīng)①是 （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（2）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝__________(用K1、K2表示)。

（3）要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，可采取的措施有 _____(填寫字母序號(hào))。

A．縮小反應(yīng)容器的容積

B．?dāng)U大反應(yīng)容器的容積

C．升高溫度

D．使用合適的催化劑

E．設(shè)法減小平衡體系中的CO的濃度

（4）若反應(yīng)③的逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

①可見反應(yīng)在t1、t3、t7時(shí)都達(dá)到了平衡，而t2、t8時(shí)都改變了一種條件，試判斷改變的是什么條件：t2時(shí)__________________； t8時(shí)__________________。

②若t4時(shí)降壓， t6時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出t4～t6時(shí)逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系線。

II、（5）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO2，還要求提供充足的O2．某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO2＝2CO+O2，CO可用作燃料．已知該裝置的陽極反應(yīng)為：4OH--4e-＝O2↑+2H2O，則陰極反應(yīng)為 。

（6）某空間站能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的局部如圖所示，其中的燃料電池采用KOH溶液作電解液。

如果某段時(shí)間內(nèi)，氫氧儲(chǔ)罐中共收集到33．6L氣體（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則該段時(shí)間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。

 

Answer 1

（1）吸熱

（2）

（3）CE

（4）①升高溫度或增大CO2的濃度（增大H2的濃度）；使用催化劑或增大壓強(qiáng)

②

（5）2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-（或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-）（6）2mol

【解析】

試題分析：（1）在反應(yīng)①中隨著溫度的升高平衡常數(shù)增大，這說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

（2）根據(jù)反應(yīng)①②并依據(jù)蓋斯定律可知②－①即得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)之間的關(guān)系為K3＝。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高K1逐漸增大，而K2逐漸減小，所以K3逐漸減小，這說明升高溫度反應(yīng)③向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正方應(yīng)是放熱反應(yīng)。由于正方應(yīng)是體積不變的可逆反應(yīng)，所以要使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則可以升高溫度或增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度，而壓強(qiáng)和催化劑不能改變平衡，故答案選CE。

（4）①根據(jù)圖像可知，t2時(shí)逆反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，由于正方應(yīng)是體積不變的放熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件是升高溫度或增大CO2的濃度（增大H2的濃度）。t8時(shí)逆反應(yīng)速率瞬間增大，但平衡不移動(dòng)，由于正方應(yīng)是體積不變的放熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件是使用催化劑或增大壓強(qiáng)。

②若t4時(shí)降壓，反應(yīng)速率均減小，但平衡不移動(dòng)。t6時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)速率逐漸增大，因此t4～t6時(shí)逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系線為

。

（5）電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以根據(jù)總反應(yīng)式可知陰極是CO2得到電子被還原為CO，電極反應(yīng)式為CO2+2e-+H2O═CO+2OH-。

（6）水電解生成氫氣和氧氣，所以氫氧儲(chǔ)罐中共收集到33．6L氣體應(yīng)該是氫氣與氧氣的混合氣，其中氧氣是11．2L，氫氣是22．4L，氫氣的物質(zhì)的量是1mol，轉(zhuǎn)移2mol電子。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用、平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算與應(yīng)用、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響以及電化學(xué)原理的應(yīng)用