Question

已知CO是工业上重要的原料，可作燃料、冶炼金属、合成液体酒精等。

(1)研究表明：反应CO(g)＋H₂O(g) H₂(g)＋CO₂(g)  ⊿H = ?

平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

Ⅰ.通过平衡常数随温度的变化情况，推断反应热⊿H________ 0 （填＞、＜、﹦ ）

Ⅱ.若反应在500℃时进行，设起始的CO和H₂O的浓度均为0.020 mol·L^－1，在该条件下CO的平衡转化率为________。

(2)用CO做燃料电池电解CuSO₄溶液、FeCl₃和FeCl₂混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D 均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。

①甲中通入CO的电极为______（填“正”、“负”、“阴”、“阳”）极，该电极反应方程式为__________。

②若乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为2.24L,此时要使乙中CuSO₄溶液恢复到原来的浓度，需要加入的物质及其物质的量是（___________）。

A.0.1molCuO         B.0.1molCu（OH）₂ C.0.1molCu₂（OH）₂CO₃

③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示。完成丙装置C、D电极反应式：C：____________________________；D：________________________________；丙装置溶液中 c（Cl^-）= _______________ mol／L 。

Answer

＜ 75﹪ 负 CO – 2e- +4OH- =CO32- + 2H2O B Cu – 2e- = Cu2+ 2Fe3+ +2e- =2Fe2+ 14

【解析】(1).I. 由表中数据可知，升高温度，平衡常数K减小，说明升高温度平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；

Ⅱ. 若反应在500℃时进行，起始CO和H2O的浓度均为0.02mol/L，根据平衡三段式法有：

CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)

起始浓度(mol/L)： 0.02 0.02 0 0

转化浓度(mol/L)： x x x x

平衡浓度(mol/L)： 0.02-x 0.02-x x x

则K==9，解得x=0.015mol/L，则CO的平衡转化率为： ×100%=75%，故答案为：75%；

(2). ①. 根据题意可知，CO、O2和KOH溶液构成燃料电池，通入燃料的电极为负极，则甲中通入CO的电极为负极，在负极上CO失电子生成碳酸根离子，负极的电极反应式为：CO – 2e－ +4OH－ =CO32－ + 2H2O，故答案为：CO – 2e－ +4OH－ =CO32－ + 2H2O；

②. 由图可知，A电极连接燃料电池的正极，A为阳极，A极上发生的电极反应式为：4OH－– 4e－ =O2↑ + 2H2O，析出的O2在标准状况下的体积为2.24L，则O2的物质的量为0.1mol，转移电子0.4mol，B为阴极，断开K后，A、B两极上产生的气体体积相同，则B极上发生的电极反应式依次为：Cu2＋+2e－= Cu、2H＋+2e－=H2↑，H2的物质的量为0.1mol，对应转移电子0.2mol，则生成Cu时转移的电子为0.4mol－0.2mol=0.2mol，根据Cu2＋+2e－= Cu可知，此时生成0.1molCu，要使乙中CuSO4溶液恢复到原来的浓度，此时需要加入的物质中应含有0.1molCu、0.2molH和0.2molO，故答案为：B；

③. 据图1可知，C是阳极，电极材料为Cu，Cu是活性电极，则C的电极反应式为：Cu – 2e－= Cu2+，D是阴极，电极材料为石墨，D的电极反应式为：2Fe3+ +2e- =2Fe2+，结合图2可知，曲线1代表Fe3+、曲线2代表Fe2+、曲线3代表Cu2+，电解前溶液中Fe3+的物质的量为0.4mol，Fe2+的物质的量为0.1mol，则n(Cl－)=0.4mol×3+0.1mol×2=1.4mol，c(Cl－)=1.4mol÷0.1L=14mol/L，故答案为：Cu – 2e－= Cu2+；2Fe3+ +2e- =2Fe2+；14。