题目内容
【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
【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。