Question

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。

（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。

① 已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol

C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol

则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为                        ；

②氯化钯(PdCl₂)溶液常被应用于检测空气中微量CO，PdCl₂被还原成单质，反应的化学方程式为                          ；

（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C₃H₈和O₂构成丙烷燃料电池。

① 负极电极反应式是：                     ；

② 某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          (填序号)

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极

B．可以用NaCl溶液作为电解液

C．A、B两端都必须用铁作电极

D．阴极发生的反应是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑

（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

①该反应的正反应为           (填“吸”或“放”)热反应；

②实验2中，平衡常数K＝           ；

③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                    (答一种情况即可)

Answer

（1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol， ②PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl；

（2）C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O；②ABD

（3）①放热； ②1/6 ③使用了催化剂或增大了压强；

【解析】

试题分析：（1）①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol ①C(石墨)+CO2(g)=

2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol ②由①-②×3，得到热化学方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)=

2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol；②氧化还原反应规律，CO与PdCl2溶液反应，PdCl2被还原成单质，则CO被氧化成CO2，根据质量守恒定律，有水参与反应同时生成氯化氢，反应的化学方程式PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl；（2）C3H8和O2构成丙烷燃料电池的总反应：C3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O，正极发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，负极发生氧化反应，电极反应式为：C3H8 +26OH--20e-=3CO32-+17H2O； ②A、因为生成的氢气将装置中原有氧气溢出，所以氢气从B端阴极析出，A电极则是铁做阳极失去电子生成亚铁离子，电源中的a与A相连，则a为正极，b与B相连，则b为负极，故A正确；B、电解池中阳极是铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，阴极是溶液中的氢离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液中的阴离子不会在阳极失电子，所以选用NaCl溶液不影响实验，故B正确；C、阳极应该用铁电极，阴极可以是铁也可以是其他惰性电极，故C错误；D、阴极氢离子放电，其电极反应为2H++2e-=H2↑，故D正确，故选ABD；

（3）①实验1中CO的转化率为1.6mol/4mol×100%=40%，实验2中CO的转化率为0.4mol/2mol×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热；

②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)

初始 1mol/L 2mol/L 0 0

转化 0.4mol/L 0.4mol/l 0.4mol/l 0.4mol/l

平衡 0.6mol/L 1.6mol/L 0.4mol/l 0.4mol/l

根据K= = =1/6；③实验3跟实验2相比，温度相同，浓度相同，但实验3达到平衡所用时间少，反应速率更大，但平衡状态没有发生移动，应是使用了催化剂，又由于反应前后气体体积不变，则增大了压强，平衡也不移动，也可能为压强的增大。

考点：考查热化学方程式、电极反应的书写以及化学平衡的计算。