Question

Ⅰ．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨，s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0KJ?mol^-1
②C（石墨，s）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5KJ?mol^-1；则△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）高炉炼铁反应的平衡常数，温度升高后，K值

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡．

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

①甲容器中CO的平衡转化率为

 

．
②下列说法正确的是

 

（填字母）．
A．当容器内气体密度恒定，表明反应达到平衡状态
B．甲容器中CO的平衡时的速率小于乙容器中CO平衡时的速率
C．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为3：2
D．增加Fe₂O₃的量可以提高CO的转化率
Ⅱ．（1）汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素，一种CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y₂O₃）和氧化锆（Z_rO₂）晶体，在高温熔融状态下能传导O^2-（过程中无气体产生），则负极的反应式为

 

．

（2）以上述电池为电源，通过导线连接成图一电解池．
①若X、Y为石墨，a为2L 0.1mol/L KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式

 

．
②若X、Y分别为铜、银，a为1L 0.2mol/L AgNO₃溶液，写出Y电极反应式

 

．
（3）室温时，按上述（2）①电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图二（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）．
①结合图二计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为

 

g．
②若图二的B点pH=7，则滴定终点在

 

区间（填“AB”、“BC”或“CD”）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：Ⅰ?（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析判断；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，反应是吸热反应，升温平衡逆向进行；
（3）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲中，加入物质反应达到平衡，依据平衡三段式列式计算结合转化率概念计算得到；
 ②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
A．反应前后气体质量变化，体积不变，若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态；
B．乙容器中一氧化碳增加，相当于增大压强，反应前后体积不变，甲容器中CO的平衡转化率等于乙的转化率，速率甲小于乙；
C．依据平衡三段式计算平衡物质的量；计算甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比；
D．固体量增加不影响化学平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的转化率；
Ⅱ?（1）CO发生氧化反应与O^2-结合生成CO₃^2-；
（2）①阳极上氯离子失电子，阴极上阳离子得电子；
②Y为阳极，阳极上银失电子生成银离子；
（3）室温时，按上述（2）①电解一段时间后，取25mL上述电解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图三，
①根据图知，KOH溶液的pH=13，常温下，KOH的浓度是0.1mol/L，则n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根据KOH和转移电子正极的关系式计算转移电子，再根据转移电子守恒计算CO的质量；
②滴定终点二者恰好反应生成CH₃COOK．

解答： 解：Ⅰ?（1）①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJmol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJmol^-1
由盖斯定律①-②×3得到Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，
故答案为：-28.5；
（2）Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，
故答案为：减小；
（3）①在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲中，加入物质反应达到平衡，设消耗一氧化碳物质的量为x
             Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
起始量（mol） 1         1         1         1
变化量（mol）           x                   x
平衡量（mol）          1-x                 1+x
K=

c3(CO2)

c3(CO)

=

(1+x)3

(1-x)3

=64，计算得到x=0.6
转化率=60%，
故答案为：60%；            
 ②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5kJmol^-1
A．反应前后气体质量变化，体积不变，若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态，故A正确；
B．乙容器中一氧化碳增加，相当于增大压强，反应前后体积不变，甲容器中CO的平衡转化率等于乙的转化率，乙容器中压强大于甲，反应速率乙大，故B正确；
C．甲容器中平衡一氧化碳物质的量为0.4mol；乙容器中结合平衡常数计算得到消耗一氧化碳为1.4mol，平衡物质的量为0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡浓度之比为0.4+0.6=2：3；故C错误；
D．固体量增加不影响化学平衡，增加Fe₂O₃不能提高CO的转化率，故D错误；
故答案为：AB．
Ⅱ?（1）负极CO发生氧化反应与O^2-结合生成CO₃^2-，负极电极反应式为：CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-，
故答案为：CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-；
（2）①阳极上氯离子失电子，阴极上阳离子得电子，所以电解0.1mol/L KCl溶液，其电解总反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
②Y为阳极，阳极上银失电子生成银离子，其电极反应为：Ag-e=Ag⁺；
故答案为：Ag-e=Ag⁺；
（3）室温时，按上述（2）①电解一段时间后，取25mL上述电解后溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图三，
①根据图知，KOH溶液的pH=13，常温下，KOH的浓度是0.1mol/L，则n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根据2Cl^-+2H₂O

电解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氢氧根离子转移电子的物质的量=

0.2mol

2

×2=0.2mol，燃料电池的负极反应方程式是CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-，消耗1molCO转移电子数=2mol，因此当转移0.2mol电子时消耗CO的物质的量为0.1mol，则CO的质量=0.1mol×28g/mol=2.8g，
故答案为：2.8；
②滴定终点二者恰好反应生成CH₃COOK，KOH的浓度是醋酸的一半，则恰好中和时需要酸的体积等于KOH体积的一半，醋酸钾为强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，当溶液的pH=7时，醋酸稍微过量，所以醋酸体积大于KOH体积的一半，所以滴定终点为AB段，故答案为：AB．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用、平衡常数计算应用、化学平衡三段式列式计算方法、原电池和电解池原理、离子浓度大小的判断、根据电极上得失电子判断原电池正负极、根据离子放电顺序确定电解池中电池反应式，难点是图2中各点溶质的判断，难度较大．