Question

【题目】I．我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。已知：

2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol

2Fe（s）+3/2O2（g）＝Fe2O3（s） △H＝－825.5 kJ/mol

（1）请回答：反应：Fe2O3（s）＋3CO（g）2Fe（s）＋3CO2（g） △H＝ kJ/mol。

II．已知反应1/3Fe2O3（s）＋CO（g）2/3Fe（s）＋CO2（g）在1000℃的平衡常数K等于4.0 ，在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡。

（2）该反应的平衡常数表达式为K=____________；CO的平衡转化率= _____________。

（3）欲提高CO的平衡转化率，促进Fe2O3的转化，可采取的措施是________

a．提高反应温度 b．增大反应体系的压强

c．选取合适的催化剂 d．及时吸收或移出部分CO2

III． 以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

（4）B极上的电极反应式为 。

（5）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到11.2L（标准状况）气体时，消耗甲烷的体积为 L（标准状况下）。

Answer 1

【答案】（1）-23.5（2分）

（2）K=c（CO2）/c（CO）（1分）60%（2分）（3）d（1分）

（4）CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O（2分）（5）5.6（2分）

【解析】

试题分析：I．已知：①2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）△H＝－566kJ/mol

②2Fe（s）+3/2O2（g）＝Fe2O3（s）△H＝－825.5kJ/mol

由盖斯定律①×3/2-②得到Fe2O3（s）＋3CO（g）2Fe（s）＋3CO2（g）的反应热△H=－23.5kJ/mol；

II （1）根据方程式可知该反应的平衡常数表达式为K= c（CO2）/c（CO）；令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：

1/3Fe2O3（s）＋CO（g）2/3Fe（s）＋CO2（g）

起始量（mol） 1 1

转化量（mol） n n

平衡量（mol） 1-n n+1

所以（n+1）/（1n）=4，解得n=0.6，则CO的平衡转化率为0.6mol/1mol×100%=60%；

（2）a．该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应移动，CO的平衡转化率降低，a错误；b．反应前后气体的物质的量不变，减小容器的容积，增大压强平衡不移动，CO的平衡转化率不变，b错误；c．加入合适的催化剂，平衡不移动，c错误；d．移出部分CO2，平衡向正反应移动，CO的平衡转化率增大，d正确；答案选d；

III、（4）B极上通入甲烷，是负极，甲烷失去电子转化为二氧化碳，电极反应式为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O。

（5）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当阳极收集到11.2L（标准状况）气体时，阳极是氢氧根放电产生氧气，即氧气是11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，转移0.5mol×4=2mol电子，根据电子转移守恒可知消耗甲烷的物质的量是2mol÷8＝0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。