Question

已知；①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，平衡常数为K；
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=b kJ?mol^-1．
测得在不同温度下，K值如下：

温度/℃	500	700	900
K	1.00	1.47	2.40

（1）反应①为

 

（选填“吸热”或“放热”）反应．
（2）若500℃时进行反应①，CO₂的起始浓度为2mol?L^-1，CO的平衡浓度为

 

．
（3）下列关于反应①的说法正确的是

 

．
A．达到平衡后保持其他条件不变，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．在500℃下反应，当c（CO₂）=c（CO）时，反应达到平衡状态
C．恒温恒容下，当容器内气体密度不再变化时，反应达到平衡状态
D．加压、升温和使用催化剂均可增大反应物的转化率
（4）由已知反应，写出Fe₂O₃（s）被CO（g）还原成FeO（s）的热化学方程式

 

．
（5）室温时在FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为2.7时，Fe³⁺开始沉淀；当溶液pH为4时，c（Fe³⁺）=

 

mol?L^-1（已知：K_sp[Fe（OH）₃]=1.1×10^-36）．
（6）新型锌空电池与锂电池相比，具有能量密度高、安全性好且成本低．该电池的总反应为2Zn+O₂═2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为

 

．若以该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，为保证阴极有6.4g铜析出，理论上至少需要标准状况下

 

L空气（空气中含氧气按20%计算）进入该电池．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡状态的判断,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，依据平衡移动原理分析反应热量变化；
（2）依据化学平衡三段式列式结合平衡常数K=1计算；
（3）依据反应特征和平衡移动原理分析判断选项；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（5）溶液pH为4时，溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，由于Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）?c³（OH^-），据此计算溶液中c（Fe³⁺）；
（6）原电池中负极是锌失电子在碱溶液中生成氧化锌；依据电子守恒计算正极反应的氧气，换算需要空气的体积．

解答： 解：（1）图表数据分析，平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，正向反应是吸热反应，故答案为：吸热；      
（2）若500℃时进行反应①，CO₂的起始浓度为2mol?L^-1，设一氧化碳平衡浓度为x
              Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）
起始量（mol/L）          2               0
变化量（mol/L）          x               x 
平衡量（mol/L）         2-x              x
K=

x

2-x

=1
x=1.00 mol?L^-1 ；
CO的平衡浓度为1.00 mol?L^-1，
故答案为：1.00 mol?L^-1 ；
（3）反应①Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）△H=a kJ?mol^-1，是气体体积不变的吸热反应，
A．达到平衡后保持其他条件不变，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动，故A错误；
B．在500℃下反应，当c（CO₂）=c（CO）时，Q=K=1，反应达到平衡状态，故B正确；
C．恒温恒容下，反应前后气体质量不同，当容器内气体密度不再变化时，反应达到平衡状态，故C正确；
D．反应前后气体体积不变，加压不改变反应物转化率，使用催化剂改变反应速率不改变平衡，不改变反应物转化率，升温可增大反应物的转化率，故D错误；
故答案为：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
依据盖斯定律①×2+②得到：Fe₂O₃（s）+CO（g）═2FeO（s）+CO₂（g）△H=（2a+b） kJ?mol^-1；
故答案为：Fe₂O₃（s）+CO（g）═2FeO（s）+CO₂（g）△H=（2a+b） kJ?mol^-1；
（5）当溶液pH为4时，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，
故答案为：1.1×10^-6；
（6）该电池的总反应为2Zn+O₂═2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式：Zn-2e^-+2OH^--═ZnO+H₂O，若以该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，为保证阴极有6.4g铜析出，物质的量为0.1mol，Cu²⁺+2e^-=Cu，电子转移0.2mol，则原电池正极电极反应O₂+2H₂O+4e-=4OH^-，需要氧气0.05mol，标准状况体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，需要空气体积=

1.12L

20%

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

点评：本题考查了化学平衡影响因素分析，平衡计算方法应用，平衡常数概念理解应用，热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，溶度积常数和电解池、原电池原理的原理分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．