Question

已知；①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，平衡常數(shù)為K；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=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2mol?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(tài)
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(tài)
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，F(xiàn)e³⁺開始沉淀；當溶液pH為4時，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1（已知：K_sp[Fe（OH）₃]=1.1×10^-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

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡狀態(tài)的判斷,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電離平衡與溶液的pH專題,電化學專題

分析：（1）平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，依據(jù)平衡移動原理分析反應熱量變化；
（2）依據(jù)化學平衡三段式列式結合平衡常數(shù)K=1計算；
（3）依據(jù)反應特征和平衡移動原理分析判斷選項；
（4）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（5）溶液pH為4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），據(jù)此計算溶液中c（Fe³⁺）；
（6）原電池中負極是鋅失電子在堿溶液中生成氧化鋅；依據(jù)電子守恒計算正極反應的氧氣，換算需要空氣的體積．

解答： 解：（1）圖表數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正向反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；      
（2）若500℃時進行反應①，CO₂的起始濃度為2mol?L^-1，設一氧化碳平衡濃度為x
              Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
起始量（mol/L）          2               0
變化量（mol/L）          x               x 
平衡量（mol/L）         2-x              x
K=

x

2-x

=1
x=1.00 mol?L^-1 ；
CO的平衡濃度為1.00 mol?L^-1，
故答案為：1.00 mol?L^-1 ；
（3）反應①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，是氣體體積不變的吸熱反應，
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，逆反應速率增大，平衡向正反應方向移動，故A錯誤；
B．在500℃下反應，當c（CO₂）=c（CO）時，Q=K=1，反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．恒溫恒容下，反應前后氣體質量不同，當容器內氣體密度不再變化時，反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應前后氣體體積不變，加壓不改變反應物轉化率，使用催化劑改變反應速率不改變平衡，不改變反應物轉化率，升溫可增大反應物的轉化率，故D錯誤；
故答案為：BC；
（4）①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=b kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①×2+②得到：Fe₂O₃（s）+CO（g）═2FeO（s）+CO₂（g）△H=（2a+b） kJ?mol^-1；
故答案為：Fe₂O₃（s）+CO（g）═2FeO（s）+CO₂（g）△H=（2a+b） kJ?mol^-1；
（5）當溶液pH為4時，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-）=1.1×10^-36，
所以溶液中c（Fe³⁺）=

1.1×10-36

(10-10)3

=1.1×10^-6mol/L，
故答案為：1.1×10^-6；
（6）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：Zn-2e^-+2OH^--═ZnO+H₂O，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，物質的量為0.1mol，Cu²⁺+2e^-=Cu，電子轉移0.2mol，則原電池正極電極反應O₂+2H₂O+4e-=4OH^-，需要氧氣0.05mol，標準狀況體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，需要空氣體積=

1.12L

20%

=5.60L，
故答案為：Zn-2e^-+2OH^--═ZnO+H₂O；5.60．

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析，平衡計算方法應用，平衡常數(shù)概念理解應用，熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用，溶度積常數(shù)和電解池、原電池原理的原理分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．