Question

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

化學(xué)反應(yīng)	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(yīng)①是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系，則K₃=

 

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

 

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

①可見反應(yīng)在t₁、t₃、t₇時都達(dá)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(yīng)物的濃度，請在圖中畫出t₄～t₆時逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)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(xué)裝置可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化：2CO₂═2CO+O₂，CO可用作燃料．已知該裝置的陽極反應(yīng)為：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，則陰極反應(yīng)為

 

．
（6）某空間站能量轉(zhuǎn)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(nèi)，氫氧儲罐中共收集到33.6L氣體（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則該段時間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

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

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

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

解答： 解：（1）升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，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(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的且是正反應(yīng)是放熱的化學(xué)反應(yīng)，所以壓強對該反應(yīng)無影響，要使該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，可以升高溫度、增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度，故選CE；
（4）①該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的且是正反應(yīng)是放熱的化學(xué)反應(yīng)，t₂時逆反應(yīng)速率增大，且平衡時反應(yīng)速率大于t₂時反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)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(yīng)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(yīng)速率減小，小于原平衡速率，但平衡不移動，t₆時增大反應(yīng)物的濃度，t₆點逆反應(yīng)速率不變，平衡向正反應(yīng)方向移動，隨著反應(yīng)的進行，逆反應(yīng)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(yīng)式為2CO₂=2CO+O₂，陽極反應(yīng)為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，總反應(yīng)式減去陽極反應(yīng)式得陰極反應(yīng)式，所以陰極反應(yīng)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(zhì)的量為1.5mol，其中氧氣和氫氣的物質(zhì)的量之比這1：2，所以氫氣為1mol，1molH₂生成系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，故答案為：2．

點評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的確定、外界條件對反應(yīng)速率的影響等知識點，注意反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)中，壓強對能改變反應(yīng)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(yīng)速率、平衡常數(shù)、平衡移動以及電化學(xué)等知識，題目難度中等．