Question

【題目】已知CO是工業(yè)上重要的原料，可作燃料、冶煉金屬、合成液體酒精等。

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

平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

Ⅰ.通過(guò)平衡常數(shù)隨溫度的變化情況，推斷反應(yīng)熱⊿H________ 0 （填＞、＜、﹦ ）

Ⅱ.若反應(yīng)在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始的CO和H2O的濃度均為0.020 mol·L－1，在該條件下CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________。

(2)用CO做燃料電池電解CuSO4溶液、FeCl3和FeCl2混合液的示意圖如圖1所示，其中A、B、D 均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開(kāi)K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。

①甲中通入CO的電極為______（填“正”、“負(fù)”、“陰”、“陽(yáng)”）極，該電極反應(yīng)方程式為__________。

②若乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L,此時(shí)要使乙中CuSO4溶液恢復(fù)到原來(lái)的濃度，需要加入的物質(zhì)及其物質(zhì)的量是（___________）。

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

③丙裝置溶液中金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖2所示。完成丙裝置C、D電極反應(yīng)式：C：____________________________；D：________________________________；丙裝置溶液中 c（Cl-）= _______________ mol／L 。

Answer 1

【答案】 ＜ 75﹪ 負(fù) CO – 2e- +4OH- =CO32- + 2H2O B Cu – 2e- = Cu2+ 2Fe3+ +2e- =2Fe2+ 14

【解析】(1).I. 由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，平衡常數(shù)K減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；

Ⅱ. 若反應(yīng)在500℃時(shí)進(jìn)行，起始CO和H2O的濃度均為0.02mol/L，根據(jù)平衡三段式法有：

CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)

起始濃度(mol/L)： 0.02 0.02 0 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)： x x x x

平衡濃度(mol/L)： 0.02-x 0.02-x x x

則K==9，解得x=0.015mol/L，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為： ×100%=75%，故答案為：75%；

(2). ①. 根據(jù)題意可知，CO、O2和KOH溶液構(gòu)成燃料電池，通入燃料的電極為負(fù)極，則甲中通入CO的電極為負(fù)極，在負(fù)極上CO失電子生成碳酸根離子，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO – 2e－ +4OH－ =CO32－ + 2H2O，故答案為：CO – 2e－ +4OH－ =CO32－ + 2H2O；

②. 由圖可知，A電極連接燃料電池的正極，A為陽(yáng)極，A極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：4OH－– 4e－ =O2↑ + 2H2O，析出的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，則O2的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子0.4mol，B為陰極，斷開(kāi)K后，A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，則B極上發(fā)生的電極反應(yīng)式依次為：Cu2＋+2e－= Cu、2H＋+2e－=H2↑，H2的物質(zhì)的量為0.1mol，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)移電子0.2mol，則生成Cu時(shí)轉(zhuǎn)移的電子為0.4mol－0.2mol=0.2mol，根據(jù)Cu2＋+2e－= Cu可知，此時(shí)生成0.1molCu，要使乙中CuSO4溶液恢復(fù)到原來(lái)的濃度，此時(shí)需要加入的物質(zhì)中應(yīng)含有0.1molCu、0.2molH和0.2molO，故答案為：B；

③. 據(jù)圖1可知，C是陽(yáng)極，電極材料為Cu，Cu是活性電極，則C的電極反應(yīng)式為：Cu – 2e－= Cu2+，D是陰極，電極材料為石墨，D的電極反應(yīng)式為：2Fe3+ +2e- =2Fe2+，結(jié)合圖2可知，曲線(xiàn)1代表Fe3+、曲線(xiàn)2代表Fe2+、曲線(xiàn)3代表Cu2+，電解前溶液中Fe3+的物質(zhì)的量為0.4mol，Fe2+的物質(zhì)的量為0.1mol，則n(Cl－)=0.4mol×3+0.1mol×2=1.4mol，c(Cl－)=1.4mol÷0.1L=14mol/L，故答案為：Cu – 2e－= Cu2+；2Fe3+ +2e- =2Fe2+；14。