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
		973k	1173k
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

考点：化学平衡常数的含义,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学反应速率与化学平衡图象的综合应用

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）升高温度，平衡向吸热反应方向移动，根据温度和平衡常数的关系判断该反应是吸热反应还是放热反应；
（2）根据方程式①、②推测出方程式③，焓变进行相应的改变，从而得出K₃；根据温度和平衡常数的关系判断该反应是吸热反应还是放热反应；
（3）该反应是一个反应前后气体体积不变的且是正反应是放热的化学反应，所以压强对该反应无影响，要使该反应向逆反应方向移动，可以升高温度、增大生成物的浓度或减小反应物的浓度；
（4）①该反应是一个反应前后气体体积不变的且是正反应是放热的化学反应，t₂时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t₂时反应速率，平衡向逆反应方向移动，t₈时反应速率增大，但平衡不移动，根据外界条件对化学反应速率的影响来分析解答；
②t₄时降压，逆反应速率减小，但平衡不移动，t₆时增大反应物的浓度，t₆点逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，随着反应的进行，逆反应速率增大，大于原平衡浓度；
（5）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式；
（6）氢氧储罐中共收集到33.6L气体，物质的量为1.5mol，其中氧气和氢气的物质的量之比这1：2，所以氢气为1mol，1molH₂生成系统中转移电子的物质的量为2mol．

解答： 解：（1）升高温度，化学平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，故答案为：吸热；
（2）将方程式②-①得方程式③，则K₃=

C(CO2)．C(H2)

C(CO)．C(H2O)

=

1

C(CO) C(CO2)

×

C(H2)

C(H2O)

=

1

K1

×K2，故答案为：

1

K1

×K2；
（3）该反应是一个反应前后气体体积不变的且是正反应是放热的化学反应，所以压强对该反应无影响，要使该反应向逆反应方向移动，可以升高温度、增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，故选CE；
（4）①该反应是一个反应前后气体体积不变的且是正反应是放热的化学反应，t₂时逆反应速率增大，且平衡时反应速率大于t₂时反应速率，平衡向逆反应方向移动，改变的条件为增大生成物浓度或升高温度；t₈时反应速率增大，但平衡不移动，改变的条件为增大压强或使用催化剂，
故答案为：增大生成物浓度或升高温度；增大压强或使用催化剂；
②t₄时降压，逆反应速率减小，小于原平衡速率，但平衡不移动，t₆时增大反应物的浓度，t₆点逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，随着反应的进行，逆反应速率增大，大于原平衡速率，所以其图象为，
故答案为：；
（5）总反应式为2CO₂=2CO+O₂，阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式，所以阴极反应为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；
（6）氢氧储罐中共收集到33.6L气体，物质的量为1.5mol，其中氧气和氢气的物质的量之比这1：2，所以氢气为1mol，1molH₂生成系统中转移电子的物质的量为2mol，故答案为：2．

点评：本题考查了化学平衡常数的确定、外界条件对反应速率的影响等知识点，注意反应前后气体体积不变的可逆反应中，压强对能改变反应速率但不影响平衡的移动，为易错点，本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动以及电化学等知识，题目难度中等．