Question

已知；①Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝a kJ·mol^－1，平衡常數為K；
②Fe₂O₃(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO₂(g)　ΔH＝b kJ·mol^－1。
測得在不同溫度下，K值如下：

溫度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2．40

（1）反應①為__________(選填“吸熱”或“放熱”)反應。
（2）若500 ℃時進行反應①，CO₂的起始濃度為2 mol·L^－1，CO的平衡濃度為      。
（3）下列關于反應①的說法正確的是           。
A．達到平衡后保持其他條件不變，升高溫度，正反應速率增大，逆反應速率減小，平衡向正反應方向移動
B． 在500 ℃下反應，當c(CO₂)=c(CO)時，反應達到平衡狀態
C．恒溫恒容下，當容器內氣體密度不再變化時，反應達到平衡狀態
D．加壓、升溫和使用催化劑均可增大反應物的轉化率
（4）由已知反應，寫出Fe₂O₃(s)被CO(g)還原成FeO(s)的熱化學方程式              。
（5）室溫時在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，當溶液pH為2．7時，Fe^3＋開始沉淀；當溶液pH為4時，c(Fe^3＋)＝__________mol·L^－1(已知：K_sp[Fe(OH)₃]＝4．0×10^－36)。
（6）新型鋅空電池與鋰電池相比，具有能量密度高、安全性好且成本低。該電池的總反應為2Zn+O₂===2ZnO，電解質溶液為KOH溶液，則負極的電極反應式為_______。
若以該電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液，為保證陰極有6．4g銅析出，理論上至少需要標準狀況下　　　   L空氣(空氣中含氧氣按20%計算)進入該電池。

Answer 1

（1）吸熱  （2）1.00 mol·L^-1   （3）B C（對一個計1分）
（4） Fe₂O₃(s)＋CO(g)== 2FeO(s)＋CO₂(g)　ΔH＝(2a+b) kJ·mol^-1
（5）4．0×10^-8
（6）Zn - 2e^-＋2OH^-－== ZnO＋H₂O  5.60

解析試題分析：（1）反應①平衡常數為K隨溫度的升高而增大，說明是吸熱反應；
（2） 500℃時進行反應①的K=1，平衡時c(CO)=c(CO₂)；CO₂的起始濃度為2 mol·L^－1，CO的平衡濃度為1 mol·L^－1。
（3）反應Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＜0，
A．達到平衡后保持其他條件不變，升高溫度，正反應速率增大，逆反應速率也增大，不會減小，故不正確；
B． 在500 ℃下反應K=1，故當c(CO₂)=c(CO)時，反應達到平衡狀態
C．恒溫恒容下，氣體的物質的量不變，但CO生成CO₂，質量增重，正向移動，當容器內氣體密度不再變化時，反應達到平衡狀態，正確；
D．加壓和使用催化劑不會使平衡移動，故反應物的轉化率不變，不正確。
（4）根據蓋斯定律來寫。
（5）pH=4時，c(OH^-)＝10^-10mol·L^－1，c(Fe^3＋)＝   =4．0×10^-6mol·L^－1
（6）電池的負極是活潑金屬Zn，注意堿性環境得出負極反應式：Zn-2e^-＋2OH^－==ZnO＋H₂O，
根據電子得失2Cu——O₂，6．4g銅需要0.05molO₂，0.25mol(0.25 mol×22．4L/mol =5.60L)空氣。
考點：化學平衡與原電池、電解池的應用。