Question

反应①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）；△H₁=a kJ?mol^-1，反应②CO（g）+1/2O₂（g）═CO₂（g）；△H₂=b kJ?mol^-1
测得在不同温度下，在密闭容器中进行的反应①的平衡常数K值随温度的变化如下：

温度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

（1）反应①的化学平衡常数表达式为

c(CO)

c(CO2)

，a

＞

0（填“＞”、“＜”或“=”）． 在 500℃2L 密闭容器中进行反应①，Fe和CO₂的起始物质的量均为4mol，10min后达到平衡状态，平衡时CO₂的转化率为

50%

，用CO表示的化学反应速率为

0.1mol/（L?min）

．
（2）700℃反应①到平衡，要使该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有

BC

     A．缩小反应器体积           B．通入CO₂ C．升高温度到900℃D．使用合适的催化剂
（3）下列图象符合反应①的是

A

（填序号）（图中v是速率、φ为混合物中CO的含量，T为温度）．
（4）由反应①和②可求得反应2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s）△H₃中的△H₃=

2（a+b）kJ?mol^-1

（用含a、b的代数式表示）．
（5）如图是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结示意图，则a处通入的是

氧气

（填“甲醇”或“氧气”），b处电极上发生的电极反应是：

CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写反应①的平衡常数，注意固体不需要写出；
由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，据此判断a值的符号；
令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，气体的化学计量数都为1，前后气体的物质的量相等，用物质的量代替浓度代入平衡常数计算x的值，再利用转化率定义计算二氧化碳的转化率；
根据参加反应的二氧化碳的物质的量计算生成的CO的物质的量，再根据v=

△n V

△t

计算v（CO）；
（2）根据平衡移动原理进行分析解答；
（3）A、由图可知，升高温度，平衡向正反应移动，故图象表示正反应吸热反应，结合反应①的热效应判断；
B、由图可知，最高点到达平衡，温度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，结合反应①的热效应判断；
C、由图可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度T₁到达平衡时，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，结合反应①的热效应判断；
（4）根据盖斯定律，2（①+②）可得2Fe（s）+O₂（g）═2FeO（s），反应热也进行相应的运算；
（5）原电池中电子流出的电极为负极，电子流入的电极为正极，a为正极，正极发生还原反应，故氧气在a极通入，b极为负极，反应氧化反应，甲醇在b极通入，在碱性条件下生成二氧化碳与水．

解答：解：（1）反应Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常数k=

c(CO)

c(CO2)

，
由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应进行，故a＞0，
令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmol，则：
           Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）
开始（mol）：4                  0
变化（mol）：x                  x
平衡（mol）：4-x                 x
所以

x

4-x

=1，解得x=2，
故二氧化碳的转化率为

2mol

4mol

×100%=50%，
故CO表示的平均速率v（CO）=

2mol 2L

10min

=0.1mol/（L?min）
故答案为：

c(CO)

c(CO2)

；＞；50%；0.1mol/（Lmin）；
（2）A．该反应前后气体的物质的量不变，缩小反应器体积，压强增大，平衡不移动，故A不符合；
B．通入CO₂ ，浓度增大，平衡向正反应移动，故B符合；
C．该反应正反应是吸热反应，升高温度到900℃，平衡向正反应移动，故C符合；
D．使用合适的催化剂，加快反应速率，平衡不移动；
故答案为：BC；
（3）A、由图可知，升高温度，平衡向正反应移动，故图象表示正反应吸热反应，反应①正反应是吸热反应，图象与实际相符合，故A正确；
B、由图可知，最高点到达平衡，温度升高，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，反应①正反应是吸热反应，图象与实际不相符，故B错误；
C、由图可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度T₁到达平衡时，混合物中CO的含量降低，平衡向逆反应进行，故图象表示正反应为放热反应，反应①正反应是吸热反应，图象与实际不相符，故C错误；
故答案为：A；
（4）已知：①Fe（s）+CO₂（g）═FeO（s）+CO（g）△H₁=a kJ?mol^-1，
反应②CO（g）+1/2O₂（g）═CO₂（g）△H₂=b kJ?mol^-1
由盖斯定律，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，
故答案为：2（a+b）kJ?mol^-1；
（5）原电池中电子流出的电极为负极，电子流入的电极为正极，a为正极，发生还原反应，故氧气在a极通入，b极为负极，发生氧化反应，甲醇在b极通入，在碱性条件下生成二氧化碳与水，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案为：氧气；CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题目综合性较大，涉及反应速率计算、平衡常数、化学平衡计算、影响反应速率与化学平衡移动的因素、盖斯定律与反应热的计算、原电池等，注意（5）中电极反应式的书写，可以利用总反应式减去正极反应式得负极反应式，难度中等．