Question

反應①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）；△H₁=a kJ?mol^-1，反應②CO（g）+1/2O₂（g）═CO₂（g）；△H₂=b kJ?mol^-1
測得在不同溫度下，在密閉容器中進行的反應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①的化學平衡常數(shù)表達式為

c(CO)

c(CO2)

，a

＞

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

50%

，用CO表示的化學反應速率為

0.1mol/（L?min）

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

BC

     A．縮小反應器體積           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①的是

A

（填序號）（圖中v是速率、φ為混合物中CO的含量，T為溫度）．
（4）由反應①和②可求得反應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（電解質溶液為KOH溶液）的結示意圖，則a處通入的是

氧氣

（填“甲醇”或“氧氣”），b處電極上發(fā)生的電極反應是：

CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫反應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，對于反應①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，據(jù)此判斷a值的符號；
令平衡時參加反應的二氧化碳的物質的量為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，氣體的化學計量數(shù)都為1，前后氣體的物質的量相等，用物質的量代替濃度代入平衡常數(shù)計算x的值，再利用轉化率定義計算二氧化碳的轉化率；
根據(jù)參加反應的二氧化碳的物質的量計算生成的CO的物質的量，再根據(jù)v=

△n V

△t

計算v（CO）；
（2）根據(jù)平衡移動原理進行分析解答；
（3）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應移動，故圖象表示正反應吸熱反應，結合反應①的熱效應判斷；
B、由圖可知，最高點到達平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，結合反應①的熱效應判斷；
C、由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達平衡時，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，結合反應①的熱效應判斷；
（4）根據(jù)蓋斯定律，2（①+②）可得2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s），反應熱也進行相應的運算；
（5）原電池中電子流出的電極為負極，電子流入的電極為正極，a為正極，正極發(fā)生還原反應，故氧氣在a極通入，b極為負極，反應氧化反應，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，對于反應①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應進行，故a＞0，
令平衡時參加反應的二氧化碳的物質的量為xmol，則：
           Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
開始（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．該反應前后氣體的物質的量不變，縮小反應器體積，壓強增大，平衡不移動，故A不符合；
B．通入CO₂ ，濃度增大，平衡向正反應移動，故B符合；
C．該反應正反應是吸熱反應，升高溫度到900℃，平衡向正反應移動，故C符合；
D．使用合適的催化劑，加快反應速率，平衡不移動；
故答案為：BC；
（3）A、由圖可知，升高溫度，平衡向正反應移動，故圖象表示正反應吸熱反應，反應①正反應是吸熱反應，圖象與實際相符合，故A正確；
B、由圖可知，最高點到達平衡，溫度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，反應①正反應是吸熱反應，圖象與實際不相符，故B錯誤；
C、由圖可知，溫度T₁先到達平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度T₁到達平衡時，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反應進行，故圖象表示正反應為放熱反應，反應①正反應是吸熱反應，圖象與實際不相符，故C錯誤；
故答案為：A；
（4）已知：①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）△H₁=a kJ?mol^-1，
反應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極，電子流入的電極為正極，a為正極，發(fā)生還原反應，故氧氣在a極通入，b極為負極，發(fā)生氧化反應，甲醇在b極通入，在堿性條件下生成二氧化碳與水，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：氧氣；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題目綜合性較大，涉及反應速率計算、平衡常數(shù)、化學平衡計算、影響反應速率與化學平衡移動的因素、蓋斯定律與反應熱的計算、原電池等，注意（5）中電極反應式的書寫，可以利用總反應式減去正極反應式得負極反應式，難度中等．