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(cè)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(yīng)①為

 

（選填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）若500℃時(shí)進(jìn)行反應(yīng)①，CO₂的起始濃度為2mol?L^-1，CO的平衡濃度為

 

．
（3）下列關(guān)于反應(yīng)①的說(shuō)法正確的是

 

．
A．達(dá)到平衡后保持其他條件不變，升高溫度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
B．在500℃下反應(yīng)，當(dāng)c（CO₂）=c（CO）時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C．恒溫恒容下，當(dāng)容器內(nèi)氣體密度不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
D．加壓、升溫和使用催化劑均可增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
（4）由已知反應(yīng)，寫(xiě)出Fe₂O₃（s）被CO（g）還原成FeO（s）的熱化學(xué)方程式

 

．
（5）室溫時(shí)在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，當(dāng)溶液pH為2.7時(shí)，F(xiàn)e³⁺開(kāi)始沉淀；當(dāng)溶液pH為4時(shí)，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(yīng)為2Zn+O₂═2ZnO，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況下

 

L空氣（空氣中含氧氣按20%計(jì)算）進(jìn)入該電池．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題,電離平衡與溶液的pH專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，依據(jù)平衡移動(dòng)原理分析反應(yīng)熱量變化；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式結(jié)合平衡常數(shù)K=1計(jì)算；
（3）依據(jù)反應(yīng)特征和平衡移動(dòng)原理分析判斷選項(xiàng)；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（5）溶液pH為4時(shí)，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），據(jù)此計(jì)算溶液中c（Fe³⁺）；
（6）原電池中負(fù)極是鋅失電子在堿溶液中生成氧化鋅；依據(jù)電子守恒計(jì)算正極反應(yīng)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(shuō)明平衡正向進(jìn)行，正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；      
（2）若500℃時(shí)進(jìn)行反應(yīng)①，CO₂的起始濃度為2mol?L^-1，設(shè)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(yīng)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(yīng)，
A．達(dá)到平衡后保持其他條件不變，升高溫度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．在500℃下反應(yīng)，當(dāng)c（CO₂）=c（CO）時(shí)，Q=K=1，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．恒溫恒容下，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不同，當(dāng)容器內(nèi)氣體密度不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應(yīng)前后氣體體積不變，加壓不改變反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，使用催化劑改變反應(yīng)速率不改變平衡，不改變反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，升溫可增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)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(dāng)溶液pH為4時(shí)，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(yīng)為2Zn+O₂═2ZnO，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)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(zhì)的量為0.1mol，Cu²⁺+2e^-=Cu，電子轉(zhuǎn)移0.2mol，則原電池正極電極反應(yīng)O₂+2H₂O+4e-=4OH^-，需要氧氣0.05mol，標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析，平衡計(jì)算方法應(yīng)用，平衡常數(shù)概念理解應(yīng)用，熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)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(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．