Question

【题目】铁及碳的化合物在社会生产、生活中有着广泛的应用．请回答下列问题：

（1）磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一．

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

则Fe3O4（s）+ 4CO（g）3Fe（s）+ 4CO2（g） △H=________________．

（2）反应Fe（s）+ CO2（g）FeO（s）+ CO（g） △H的平衡常数为K，在不同温度下，K值如下：

温度/K	973	1173	1373	1573
K	1.47	2.15	3.36	8.92

①从表中数据可推断，该反应是___________（填“放热”或“吸热”）反应．

②温度为973K时，在某恒容密闭容器中发生上述反应．下列有关说法能说明该反应已达到平衡状态的是_____________（填字母）．

A．c（CO2）= c（CO） B．v正（CO2）= v逆（CO）

C．体系压强不变 D．混合气体中c（CO）不变

（3）如图图1、2表示反应：H2（g）+ CO2（g）CO（g）+ H2O（g）△H＞0有关量与反应时间之间的关系：

①图2中,若t1=0.5min，则0～t1时间段内，H2O的平均反应速率v（H2O）=____mol·L﹣1·min ﹣1。

②图1中t2时刻改变的条件是________________________________（任写两种，下同）；图2中t2时刻改变的条件是_________________________________．

（4）水煤气中的CO和H2均可作为燃料电池的燃料．若在某燃料电池一极通入CO，另一极通入O2和2，熔融碳酸钠作为电解质，工作时负极反应式为_______________________；若使用该电池电解熔融Al2O3制取10.8g Al，则理论上需要氧气的体积为__________L.（标准状况下）。

Answer 1

【答案】 ﹣44.0kJ/mol 吸热 BD 0.06mol·L﹣1·min﹣1 加入催化剂或增大压强 降低温度或增大水蒸气浓度或减小氢气浓度 CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2 6.72

【解析】（1）已知：根据盖斯定律，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。

故答案为：﹣44.0kJ/mol；

（2）①升高温度平衡向吸热反应方向，根据表中数据知，升高温度平衡常数增大，平衡正向移动，则正反应是吸热反应，故答案为：吸热；

②A、c（CO2）=c（CO）时，正逆反应速率不一定相等，反应不一定达到平衡平衡状态，故A错误；B、v正（CO2）=v逆（CO）=v正（CO），正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确；C、反应前后气体计量数之和不变，所以无论是否达到平衡状态，体系压强不变，不能据此判断平衡状态，故C错误； D、混合气体中c（CO）不变，正逆反应速率不变，反应达到平衡状态，故C正确；故选BD；

（3）①图2中若t1=0.5min，则0～t1时间段内，v（CO）=，同一化学反应中各物质的速率之比等于其计量数之比，所以v（H2O）=v（CO）=0.06mol·L﹣1·min﹣1 ，

故答案为：0.06mol·L﹣1·min﹣1；

②图1中t2时刻，改变条件时正逆反应速率都增大且正逆反应速率相等，所以改变的条件是催化剂或压强；图2中t2时刻改变条件，CO2逐渐浓度增大、CO浓度逐渐降低，平衡逆向移动，所以改变的条件是降低温度或增大水蒸气浓度或减小氢气浓度。

故答案为：加入催化剂或增大压强；降低温度或增大水蒸气浓度或减小氢气浓度；

（4）以CO为燃料制作燃料电池，负极上CO失去电子，负极反应式为CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2；电解熔融Al2O3，由电子守恒可知，4Al～12e﹣～3O2，理论上需要氧气的体积为。

故答案为：CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2；6.72。