Question

（14分）反应①  Fe(s)+CO₂(g)===FeO(s)+CO(g)；△H₁= a kJmol^-1反应②  CO(g)+1/2O₂(g)===CO₂(g)；△H₂= b kJmol^-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：

(1)反应①的化学平衡常数表达式为                 ，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        ，用CO表示的化学反应速率为        。

(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__________（填序号）。

A．缩小反应容器体积                   B．通入CO₂   

C．升高温度到900℃                  D．使用合适的催化剂

(3)由反应①和②可求得反应  2Fe(s)+O₂(g)===2FeO(s) △H₃中的△H₃=            （用含a、b的代数式表示）。

(4)如图是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则a处通入的是     （填“甲醇”或“氧气”），b处电极上发生的电极反应式：                                

Answer

（1）K=c(CO)/c(CO2)（1分）     >（1分）     50%（1分）    0.1mol/(L·min－1) （1分）

（2）BC（2分）        （3）2（a+b）kJ·mol-1（3分）

（4）氧气（2分）       CH3OH － 6e- + 8OH - == CO3 2-  +  6H2O (3分)

【解析】（1）平衡常数是指在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应式可知，K＝c(CO)/c(CO2)。根据表中数据可知，随着温度的升高，K增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应。设平衡时CO2的转化率为x，则生成CO设4x，剩余CO2是（4－4x），所以根据平衡常数的表达式可知，解得x＝0.5，即转化率是50％。生成CO的浓度是4mol×0.5÷2L＝1mol/L，所以反应速率是1mol/L÷10min＝0.1mol/(L·min－1)。

（2）由于反应是体积不变的、吸热的可逆反应。所以改变压强平衡不移动，催化剂只能改变反应速率，而不能影响平衡状态，AD不正确。增大反应物浓度或升高温度，平衡都向正反应方向移动，答案选BC。

（3）考查盖斯定律都应用。根据已知反应（①＋②）×2即得到2Fe(s)+O2(g)===2FeO(s)，所以反应热是2（a+b）kJ·mol-1。

（4）原电池中负极失去电子，正极得到电子，根据电子都流向可知右侧是负极，左侧是正极，所以b处通入甲醇，a处通入氧气。由于电解质是氢氧化钾，所以负极反应式为CH3OH － 6e- + 8OH - == CO3 2-  +  6H2O。