Question

化學反應原理對于工業(yè)生產和科研有重要意義
I、下列三個化學反應的平衡常數(shù)（K₁、K₂、K₃）與溫度的關系分別如下表所示：

化學反應	平衡 常數(shù)	溫度
		973k	1173k
①Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）	K1	1.47	2.15
②Fe（s）+H2O（g）?FeO（s）+H2（g）	K2	2.38	1.67
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）	K3	？	？

請回答：
（1）反應①是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）據(jù)反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系，則K₃=

 

（用K₁、K₂表示）．
（3）要使反應③在一定條件下建立的平衡向逆反應方向移動，可采取的措施有

 

（填寫字母序號）．
A．縮小反應容器的容積    B．擴大反應容器的容積    C．升高溫度
D．使用合適的催化劑      E．設法減小平衡體系中的CO的濃度
（4）若反應③的逆反應速率與時間的關系如圖所示：

①可見反應在t₁、t₃、t₇時都達到了平衡，而t₂、t₈時都改變了一種條件，試判斷改變的是什么條件：t₂時

 

； t₈時

 

．
②若t₄時降壓，t₆時增大反應物的濃度，請在圖中畫出t₄～t₆時逆反應速率與時間的關系線．
Ⅱ、（5）在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中，不僅要求分離去除CO₂，還要求提供充足的O₂．某種電化學裝置可實現(xiàn)如下轉化：2CO₂═2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該裝置的陽極反應為：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，則陰極反應為

 

．
（6）某空間站能量轉化系統(tǒng)的局部如圖所示，其中的燃料電池采用KOH溶液作電解液．

如果某段時間內，氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體（已折算成標準狀況），則該段時間內水電解系統(tǒng)中轉移電子的物質的量為

 

mol．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學反應速率與化學平衡圖象的綜合應用

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，根據(jù)溫度和平衡常數(shù)的關系判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應；
（2）根據(jù)方程式①、②推測出方程式③，焓變進行相應的改變，從而得出K₃；根據(jù)溫度和平衡常數(shù)的關系判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應；
（3）該反應是一個反應前后氣體體積不變的且是正反應是放熱的化學反應，所以壓強對該反應無影響，要使該反應向逆反應方向移動，可以升高溫度、增大生成物的濃度或減小反應物的濃度；
（4）①該反應是一個反應前后氣體體積不變的且是正反應是放熱的化學反應，t₂時逆反應速率增大，且平衡時反應速率大于t₂時反應速率，平衡向逆反應方向移動，t₈時反應速率增大，但平衡不移動，根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響來分析解答；
②t₄時降壓，逆反應速率減小，但平衡不移動，t₆時增大反應物的濃度，t₆點逆反應速率不變，平衡向正反應方向移動，隨著反應的進行，逆反應速率增大，大于原平衡濃度；
（5）陰極發(fā)生還原反應，CO₂被還原生成CO，總反應式減去陽極反應式得陰極反應式；
（6）氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體，物質的量為1.5mol，其中氧氣和氫氣的物質的量之比這1：2，所以氫氣為1mol，1molH₂生成系統(tǒng)中轉移電子的物質的量為2mol．

解答： 解：（1）升高溫度，化學平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；
（2）將方程式②-①得方程式③，則K₃=

C(CO2)．C(H2)

C(CO)．C(H2O)

=

1

C(CO) C(CO2)

×

C(H2)

C(H2O)

=

1

K1

×K2，故答案為：

1

K1

×K2；
（3）該反應是一個反應前后氣體體積不變的且是正反應是放熱的化學反應，所以壓強對該反應無影響，要使該反應向逆反應方向移動，可以升高溫度、增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，故選CE；
（4）①該反應是一個反應前后氣體體積不變的且是正反應是放熱的化學反應，t₂時逆反應速率增大，且平衡時反應速率大于t₂時反應速率，平衡向逆反應方向移動，改變的條件為增大生成物濃度或升高溫度；t₈時反應速率增大，但平衡不移動，改變的條件為增大壓強或使用催化劑，
故答案為：增大生成物濃度或升高溫度；增大壓強或使用催化劑；
②t₄時降壓，逆反應速率減小，小于原平衡速率，但平衡不移動，t₆時增大反應物的濃度，t₆點逆反應速率不變，平衡向正反應方向移動，隨著反應的進行，逆反應速率增大，大于原平衡速率，所以其圖象為，
故答案為：；
（5）總反應式為2CO₂=2CO+O₂，陽極反應為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應式減去陽極反應式得陰極反應式，所以陰極反應為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案為：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；
（6）氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體，物質的量為1.5mol，其中氧氣和氫氣的物質的量之比這1：2，所以氫氣為1mol，1molH₂生成系統(tǒng)中轉移電子的物質的量為2mol，故答案為：2．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)的確定、外界條件對反應速率的影響等知識點，注意反應前后氣體體積不變的可逆反應中，壓強對能改變反應速率但不影響平衡的移動，為易錯點，本題考查較為綜合，涉及反應速率、平衡常數(shù)、平衡移動以及電化學等知識，題目難度中等．