Question

化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数（K₁、K₂、K₃）与温度的关系分别如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度
		973 K	1173 K
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	？	？

 
请回答：
（1）反应①是       （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃＝__________(用K₁、K₂表示)。
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有 _____(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
（4）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：

①可见反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，而t₂、t₈时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t₂时__________________； t₈时__________________。
②若t₄时降压， t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系线。
II、（5）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂．某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂＝2CO+O₂，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH^--4e^-＝O₂↑+2H₂O，则阴极反应为                        。
（6）某空间站能量转化系统的局部如图所示，其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液。

如果某段时间内，氢氧储罐中共收集到33．6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为            mol。

Answer 1

（1）吸热
（2）
（3）CE
（4）①升高温度或增大CO₂的浓度（增大H₂的浓度）；使用催化剂或增大压强
②
（5）2CO₂+4e^-+2H₂O═2CO+4OH^-（或CO₂+2e^-+H₂O═CO+2OH^-）（6）2mol

试题分析：（1）在反应①中随着温度的升高平衡常数增大，这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正方应是吸热反应。
（2）根据反应①②并依据盖斯定律可知②－①即得到反应③，所以平衡常数之间的关系为K₃＝。
（3）根据表中数据可知，随着温度的升高K₁逐渐增大，而K₂逐渐减小，所以K₃逐渐减小，这说明升高温度反应③向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应。由于正方应是体积不变的可逆反应，所以要使平衡向逆反应方向移动，则可以升高温度或增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，而压强和催化剂不能改变平衡，故答案选CE。
（4）①根据图像可知，t₂时逆反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，说明平衡向逆反应方向移动，由于正方应是体积不变的放热的可逆反应，所以改变的条件是升高温度或增大CO₂的浓度（增大H₂的浓度）。t₈时逆反应速率瞬间增大，但平衡不移动，由于正方应是体积不变的放热的可逆反应，所以改变的条件是使用催化剂或增大压强。
②若t₄时降压，反应速率均减小，但平衡不移动。t₆时增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，逆反应速率逐渐增大，因此t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系线为
。
（5）电解池中阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，所以根据总反应式可知阴极是CO₂得到电子被还原为CO，电极反应式为CO₂+2e^-+H₂O═CO+2OH^-。
（6）水电解生成氢气和氧气，所以氢氧储罐中共收集到33．6L气体应该是氢气与氧气的混合气，其中氧气是11．2L，氢气是22．4L，氢气的物质的量是1mol，转移2mol电子。