Question

铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中使用得最为广泛．铁还有很多的化合物及其化学反应，如铁与

铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中使用得最为广泛．铁还有很多的化合物及其化学反应，如铁与水的反应：3Fe（s）+4H2O（g）═Fe3O4（s）+4H2（g）△H（1）已知：①3Fe（s）+2O2（g）═Fe3O4（s）△H1=-1118.4kJ/mol②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H2=-483.8kJ/mol③2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H3=-571.8kJ/mol则△H=______（计算结果保留一位小数）．（2）在t℃时，该反应的平衡常数K=16，在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，在t℃时反应经过一段时间后达到平衡．FeH2O（g）Fe3O4H2甲/mol1.01.01.01.0乙/mol1.01.51.01.0①甲容器中H2O的平衡转化率为______（结果保留一位小数）②下列说法正确的是______（填字母序号）A．若容器压强恒定，则反应达到平衡状态B．若容器内密度恒定，则反应达到平衡状态C．甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率D．增加Fe3O4就能提高H2O的转化率（3）若将（3）中装置改为恒容绝热（不与外界交换能量）的装置，按下表充入起始物质，起始时与平衡后的各物质的量见下表：FeH2O（g）Fe3O4H2起始/mol3.04.000平衡/molmnpq若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质，见下表：FeH2O（g）Fe3O4H2A/mol3.04.000B/mol001.04.0C/molmnpq当上述可逆反应再一次达到平衡状态后，将上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列：______（用A、B、C表示）．（4）一种以甲醇做燃料的电池示意图如图．写出该电池放电时负极的电极反应式：______．

Answer 1

（1）已知：
①3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-483.8kJ/mol
根据盖斯定律可知①-②×2得：
3Fe（s）+4H₂O（g）═Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H
△H=△H ₁-2△H₂=-1118.4kJ/mol+483.8kJ/mol×2=-150.8KJ/mol；
故答案为：-150.8KJ/mol；
（2）①设甲容器中达到平衡时转化的水的物质的量为xmol，
               3Fe（s）+4H₂0（g）?Fe₃O₄（s）+4H₂（g）
起始量（mol）：1        1        1          1
转化量（mol）：x                   x
平衡量（mol）：1-x               1+x
则K=

c4(H2)

c4(H2O)

=

(1+x)4

(1?x)4

=16，所以x=

1

3

，则甲容器中H₂O的平衡转化率为

1 3

1

×100%=33.3%，
故答案为：33.3%；
②A、该反应为气体体积不变的反应，所以容器内压强始终不变，不能用压强判断平衡状态，故A错误；
B、水蒸气的密度与氢气的密度不同，所以当容器内的密度不变时，即是平衡状态，故B正确；
C、设乙中水转化了xmol，则

( 1+x 2 )4

( 1.5?x 2 )4

=K=16，则x=0.667，所以乙中水的转化率为

0.667

1.5

×100%=44.4%，所以大于甲中转化率33.3%，故C错误；
D、增加固体的量平衡不移动，所以水的转化率不变，故D错误；
故答案为：B；
（4）由于反应前后气体体积相等，所以C条件下，平衡不移动，氢气的体积分数与平衡是相同；A状况下，反应正向进行生成氢气，反应放出热量使容器温度升高，抑制反应继续生成氢气，故氢气体积分数较低，B状况下反应逆向进行生成Fe和水，是吸热过程，使容器温度降低，抑制反应继续消耗氢气，所以氢气的体积分数较高，故H₂的百分含量按由大到小的顺序排列：B＞C＞A；
故答案为：B＞C＞A；
（4）依据图示分析，甲醇做负极失电子发生氧化反应，在熔融盐做电解质中发生的电极反应为：CH₃OH-6e^-+3O^2-=CO₂↑+2H₂O；
故答案为：CH₃OH-6e^-+3O^2-=CO₂↑+2H₂O．