Question

鐵及其化合物在生產、生活中應用廣泛．
（1）一定條件下，Fe與CO₂可發(fā)生反應：2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）該反應的平衡常數（K）隨溫度（T）升高而增大．
①該反應的平衡常數K=

c3(CO)

c3(CO2)

．（填表達式）②下列措施中，能使平衡時

c(CO)

c(CO2)

增大的是

A

（填標號）．
A．升高溫度  B．增大壓強  C．充入一定量CO    D．再加一些鐵粉

（2）圖1裝置發(fā)生反應的離子方程式為

2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺

．
（3）圖2裝置中甲燒杯盛放100mL 0.2mol/L的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mL 0.5mol/L的CuSO₄溶液．反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞溶液，觀察到石墨電極附近首先變紅．
①電源的M端為

正

極，甲燒杯中鐵電極的電極反應為

Fe-2e^-═Fe²⁺

．
②乙燒杯中電解反應的化學方程式為

2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重 0.64g，甲燒杯中產生的氣體標準狀況下體積為

224

mL．

Answer 1

分析：（1）①平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，據此書寫；
②2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）該反應的平衡常數（K）隨溫度（T）升高而增大，

2

3

Fe（s）+CO₂（g）?

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）的平衡常數表達式k=

c(CO)

c(CO2)

，應升高溫度使之增大；
（2）圖1裝置為原電池，本質是銅與鐵離子反應生成銅離子與亞鐵離子；
（3））①反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明在石墨電極上生成OH^-離子，電極反應為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，發(fā)生還原反應，為電解池的陰極，連接電源的負極，即M端為正極，N端為負極，甲燒杯中鐵電極為陽極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽極，電極反應為4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu為陰極，電極反應為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解的總反應為2Cu²⁺+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+4H⁺，
③根據電極反應和串聯電路各極上轉移電子的數目相等進行計算．

解答：解：（1）①2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）平衡常數表達式k=

c3(CO)

c3(CO2)

，故答案為：

c3(CO)

c3(CO2)

；
②2Fe（s）+3CO₂（g）?Fe₂O₃（s）+3CO（g）該反應的平衡常數（K）隨溫度（T）升高而增大，

2

3

Fe（s）+CO₂（g）?

1

3

Fe₂O₃（s）+CO（g）的平衡常數表達式k=

c(CO)

c(CO2)

，應升高溫度使之增大，故答案為：A；
（2）裝置1為原電池，負極為Cu，電極反應為：Cu-2e^-═Cu²⁺，正極為石墨，電極反應為2Fe+2e^-═2Fe²⁺，反應的總方程式為2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺；
（3）①反應一段時間后，停止通電．向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅，說明在石墨電極上生成OH^-離子，電極反應為：2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
發(fā)生還原反應，為電解池的陰極，連接電源的負極，即M端為正極，N端為負極，陽極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：正；Fe-2e^-═Fe²⁺；
②乙燒杯電解硫酸銅溶液，石墨為陽極，電極反應為4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，Cu為陰極，電極反應為Cu²⁺+2e^-═Cu，電解的總反應為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
③取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重0.64g，則生成Cu的物質的量為

0.64g

64g/mol

=0.01mol，轉移的電子的物質的量為0.01mol×2=0.02mol，
根據甲燒杯產生氣體的電極反應計算生成氣體的體積，
 2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑，
     2mol     22.4L
     0.02mol   V
V=

22.4L×0.02mol

2mol

=0.224L，即224ml，
故答案為：224．

點評：本題考查化學平衡常數、電化學知識，題目難度中等，做題時注意電極的判斷和電極反應的書寫，注意串聯電路中各電極轉移的電子數目相等，利用反應的方程式計算．