Question

铁及其化合物在生产、生活中应用广泛．
（1）一定条件下，Fe与CO₂可发生反应：2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）该反应的平衡常数（K）随温度（T）升高而增大．
①该反应的平衡常数K=______．（填表达式）②下列措施中，能使平衡时增大的是______（填标号）．
A．升高温度  B．增大压强  C．充入一定量CO    D．再加一些铁粉

（2）图1装置发生反应的离子方程式为______．
（3）图2装置中甲烧杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液，观察到石墨电极附近首先变红．
①电源的M端为______极，甲烧杯中铁电极的电极反应为______．
②乙烧杯中电解反应的化学方程式为______ 2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

Answer 1

【答案】分析：（1）①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，据此书写；
②2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）该反应的平衡常数（K）随温度（T）升高而增大，Fe（s）+CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+CO（g）的平衡常数表达式k=，应升高温度使之增大；
（2）图1装置为原电池，本质是铜与铁离子反应生成铜离子与亚铁离子；
（3））①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明在石墨电极上生成OH^-离子，电极反应为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，即M端为正极，N端为负极，甲烧杯中铁电极为阳极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu为阴极，电极反应为Cu²⁺+2e^-═Cu，电解的总反应为2Cu²⁺+2H₂O2Cu+O₂↑+4H⁺，
③根据电极反应和串联电路各极上转移电子的数目相等进行计算．
解答：解：（1）①2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）平衡常数表达式k=，故答案为：；
②2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）该反应的平衡常数（K）随温度（T）升高而增大，Fe（s）+CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+CO（g）的平衡常数表达式k=，应升高温度使之增大，故答案为：A；
（2）装置1为原电池，负极为Cu，电极反应为：Cu-2e^-═Cu²⁺，正极为石墨，电极反应为2Fe+2e^-═2Fe²⁺，反应的总方程式为2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）①反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，说明在石墨电极上生成OH^-离子，电极反应为：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
发生还原反应，为电解池的阴极，连接电源的负极，即M端为正极，N端为负极，阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案为：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙烧杯电解硫酸铜溶液，石墨为阳极，电极反应为4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu为阴极，电极反应为Cu²⁺+2e^-═Cu，电解的总反应为2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案为：2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64g，则生成Cu的物质的量为=0.01mol，转移的电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，
根据甲烧杯产生气体的电极反应计算生成气体的体积，
 2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
     2mol     22.4L
     0.02mol   V
V==0.224L，即224ml，
故答案为：224．
点评：本题考查化学平衡常数、电化学知识，题目难度中等，做题时注意电极的判断和电极反应的书写，注意串联电路中各电极转移的电子数目相等，利用反应的方程式计算．