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，Fe和CO₂的起始物質的量均為4mol，10min后達到平衡狀態，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處電極上發生的電極反應是：

CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）化學平衡常數，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次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫反應①的平衡常數，注意固體不需要寫出；
由表中數據可知，對于反應①，溫度越高平衡常數越大，說明升高溫度平衡向正反應移動，據此判斷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v=

△n V

△t

計算v（CO）；
（2）根據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k=

c(CO)

c(CO2)

，
由表中數據可知，對于反應①，溫度越高平衡常數越大，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，發生還原反應，故氧氣在a極通入，b極為負極，發生氧化反應，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、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．