Question

【題目】鐵及碳的化合物在社會(huì)生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用．請(qǐng)回答下列問題：

（1）磁鐵礦是工業(yè)上冶煉鐵的原料之一．

已知：①Fe3O4（s）+ 4C（s）3Fe（s）+ 4CO（g） △H=+646.0kJ·mol﹣1

②C（s）+ CO2（g）2CO（g） △H=+172.5kJ·mol﹣1

則Fe3O4（s）+ 4CO（g）3Fe（s）+ 4CO2（g） △H=________________．

（2）反應(yīng)Fe（s）+ CO2（g）FeO（s）+ CO（g） △H的平衡常數(shù)為K，在不同溫度下，K值如下：

溫度/K	973	1173	1373	1573
K	1.47	2.15	3.36	8.92

①從表中數(shù)據(jù)可推斷，該反應(yīng)是___________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．

②溫度為973K時(shí)，在某恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)．下列有關(guān)說法能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____________（填字母）．

A．c（CO2）= c（CO） B．v正（CO2）= v逆（CO）

C．體系壓強(qiáng)不變 D．混合氣體中c（CO）不變

（3）如圖圖1、2表示反應(yīng)：H2（g）+ CO2（g）CO（g）+ H2O（g）△H＞0有關(guān)量與反應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系：

①圖2中,若t1=0.5min，則0～t1時(shí)間段內(nèi)，H2O的平均反應(yīng)速率v（H2O）=____mol·L﹣1·min ﹣1。

②圖1中t2時(shí)刻改變的條件是________________________________（任寫兩種，下同）；圖2中t2時(shí)刻改變的條件是_________________________________．

（4）水煤氣中的CO和H2均可作為燃料電池的燃料．若在某燃料電池一極通入CO，另一極通入O2和2，熔融碳酸鈉作為電解質(zhì)，工作時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為_______________________；若使用該電池電解熔融Al2O3制取10.8g Al，則理論上需要氧氣的體積為__________L.（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。

Answer 1

【答案】 ﹣44.0kJ/mol 吸熱 BD 0.06mol·L﹣1·min﹣1 加入催化劑或增大壓強(qiáng) 降低溫度或增大水蒸氣濃度或減小氫氣濃度 CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2 6.72

【解析】（1）已知：根據(jù)蓋斯定律，①﹣②×4可得Fe3O4（s）+4CO（g）=3Fe（s）+4CO2（g），故△H=+646.0kJ/mol﹣4×（+172.5kJ/mol）=﹣44.0kJ/mol。

故答案為：﹣44.0kJ/mol；

（2）①升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，升高溫度平衡常數(shù)增大，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；

②A、c（CO2）=c（CO）時(shí)，正逆反應(yīng)速率不一定相等，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B、v正（CO2）=v逆（CO）=v正（CO），正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；C、反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)之和不變，所以無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，體系壓強(qiáng)不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤； D、混合氣體中c（CO）不變，正逆反應(yīng)速率不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；故選BD；

（3）①圖2中若t1=0.5min，則0～t1時(shí)間段內(nèi)，v（CO）=，同一化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以v（H2O）=v（CO）=0.06mol·L﹣1·min﹣1 ，

故答案為：0.06mol·L﹣1·min﹣1；

②圖1中t2時(shí)刻，改變條件時(shí)正逆反應(yīng)速率都增大且正逆反應(yīng)速率相等，所以改變的條件是催化劑或壓強(qiáng)；圖2中t2時(shí)刻改變條件，CO2逐漸濃度增大、CO濃度逐漸降低，平衡逆向移動(dòng)，所以改變的條件是降低溫度或增大水蒸氣濃度或減小氫氣濃度。

故答案為：加入催化劑或增大壓強(qiáng)；降低溫度或增大水蒸氣濃度或減小氫氣濃度；

（4）以CO為燃料制作燃料電池，負(fù)極上CO失去電子，負(fù)極反應(yīng)式為CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2；電解熔融Al2O3，由電子守恒可知，4Al～12e﹣～3O2，理論上需要氧氣的體積為。

故答案為：CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2；6.72。