Question

【題目】鐵及碳的化合物在社會生產、生活中有著廣泛的應用．請回答下列問題：

（1）磁鐵礦是工業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Fe（s）+ CO2（g）FeO（s）+ CO（g） △H的平衡常數為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從表中數據可推斷，該反應是___________（填“放熱”或“吸熱”）反應．

②溫度為973K時，在某恒容密閉容器中發生上述反應．下列有關說法能說明該反應已達到平衡狀態的是_____________（填字母）．

A．c（CO2）= c（CO） B．v正（CO2）= v逆（CO）

C．體系壓強不變 D．混合氣體中c（CO）不變

（3）如圖圖1、2表示反應：H2（g）+ CO2（g）CO（g）+ H2O（g）△H＞0有關量與反應時間之間的關系：

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

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

（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，工作時負極反應式為_______________________；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.（標準狀況下）。

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 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方向，根據表中數據知，升高溫度平衡常數增大，平衡正向移動，則正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；

②A、c（CO2）=c（CO）時，正逆反應速率不一定相等，反應不一定達到平衡平衡狀態，故A錯誤；B、v正（CO2）=v逆（CO）=v正（CO），正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故B正確；C、反應前后氣體計量數之和不變，所以無論是否達到平衡狀態，體系壓強不變，不能據此判斷平衡狀態，故C錯誤； D、混合氣體中c（CO）不變，正逆反應速率不變，反應達到平衡狀態，故C正確；故選BD；

（3）①圖2中若t1=0.5min，則0～t1時間段內，v（CO）=，同一化學反應中各物質的速率之比等于其計量數之比，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時刻，改變條件時正逆反應速率都增大且正逆反應速率相等，所以改變的條件是催化劑或壓強；圖2中t2時刻改變條件，CO2逐漸濃度增大、CO濃度逐漸降低，平衡逆向移動，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；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，負極上CO失去電子，負極反應式為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。