Question

反應(yīng)①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）；△H₁=a kJ?mol^-1，反應(yīng)②CO（g）+1/2O₂（g）═CO₂（g）；△H₂=b kJ?mol^-1
測(cè)得在不同溫度下，在密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)①的平衡常數(shù)K值隨溫度的變化如下：

溫度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

（1）反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為

c(CO)

c(CO2)

，a

＞

0（填“＞”、“＜”或“=”）． 在 500℃2L 密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，F(xiàn)e和CO₂的起始物質(zhì)的量均為4mol，10min后達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率為

50%

，用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為

0.1mol/（L?min）

．
（2）700℃反應(yīng)①到平衡，要使該平衡向右移動(dòng)，其它條件不變時(shí)，可以采取的措施有

BC

     A．縮小反應(yīng)器體積           B．通入CO₂ C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑
（3）下列圖象符合反應(yīng)①的是

A

（填序號(hào)）（圖中v是速率、φ為混合物中CO的含量，T為溫度）．
（4）由反應(yīng)①和②可求得反應(yīng)2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s）△H₃中的△H₃=

2（a+b）kJ?mol^-1

（用含a、b的代數(shù)式表示）．
（5）如圖是甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）的結(jié)示意圖，則a處通入的是

氧氣

（填“甲醇”或“氧氣”），b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：

CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫反應(yīng)①的平衡常數(shù)，注意固體不需要寫出；
由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷a值的符號(hào)；
令平衡時(shí)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)都為1，前后氣體的物質(zhì)的量相等，用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)計(jì)算x的值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算二氧化碳的轉(zhuǎn)化率；
根據(jù)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量計(jì)算生成的CO的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=

△n V

△t

計(jì)算v（CO）；
（2）根據(jù)平衡移動(dòng)原理進(jìn)行分析解答；
（3）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故圖象表示正反應(yīng)吸熱反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)①的熱效應(yīng)判斷；
B、由圖可知，最高點(diǎn)到達(dá)平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)①的熱效應(yīng)判斷；
C、由圖可知，溫度T₁先到達(dá)平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)①的熱效應(yīng)判斷；
（4）根據(jù)蓋斯定律，2（①+②）可得2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s），反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算；
（5）原電池中電子流出的電極為負(fù)極，電子流入的電極為正極，a為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故氧氣在a極通入，b極為負(fù)極，反應(yīng)氧化反應(yīng)，甲醇在b極通入，在堿性條件下生成二氧化碳與水．

解答：解：（1）反應(yīng)Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常數(shù)k=

c(CO)

c(CO2)

，
由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)進(jìn)行，故a＞0，
令平衡時(shí)參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為xmol，則：
           Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開(kāi)始（mol）：4                  0
變化（mol）：x                  x
平衡（mol）：4-x                 x
所以

x

4-x

=1，解得x=2，
故二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為

2mol

4mol

×100%=50%，
故CO表示的平均速率v（CO）=

2mol 2L

10min

=0.1mol/（L?min）
故答案為：

c(CO)

c(CO2)

；＞；50%；0.1mol/（Lmin）；
（2）A．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，縮小反應(yīng)器體積，壓強(qiáng)增大，平衡不移動(dòng)，故A不符合；
B．通入CO₂ ，濃度增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故B符合；
C．該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度到900℃，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故C符合；
D．使用合適的催化劑，加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)；
故答案為：BC；
（3）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故圖象表示正反應(yīng)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)①正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，圖象與實(shí)際相符合，故A正確；
B、由圖可知，最高點(diǎn)到達(dá)平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，圖象與實(shí)際不相符，故B錯(cuò)誤；
C、由圖可知，溫度T₁先到達(dá)平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，故圖象表示正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，圖象與實(shí)際不相符，故C錯(cuò)誤；
故答案為：A；
（4）已知：①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）△H₁=a kJ?mol^-1，
反應(yīng)②CO（g）+1/2O₂（g）═CO₂（g）△H₂=b kJ?mol^-1
由蓋斯定律，2（①+②）得2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s），故△H₃=2（a kJ?mol^-1+b kJ?mol^-1）=2（a+b）kJ?mol^-1，
故答案為：2（a+b）kJ?mol^-1；
（5）原電池中電子流出的電極為負(fù)極，電子流入的電極為正極，a為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故氧氣在a極通入，b極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在b極通入，在堿性條件下生成二氧化碳與水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：氧氣；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題目綜合性較大，涉及反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡計(jì)算、影響反應(yīng)速率與化學(xué)平衡移動(dòng)的因素、蓋斯定律與反應(yīng)熱的計(jì)算、原電池等，注意（5）中電極反應(yīng)式的書寫，可以利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得負(fù)極反應(yīng)式，難度中等．