Question

碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）反應C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，達到平衡后，體積不變時，以下有利于提高H₂產率的措施是

 

．
A．增加碳的用量　  B．升高溫度   C．用CO吸收劑除去CO　　D．加入催化劑
（2）已知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1
則反應 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）CO與H₂一定條件下反應生成甲醇（CH₃OH），甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨做電極，該電池負極反應式為

 

．
（4）在一定溫度下，將CO（g）和H₂O（g）各0.16mol分別通入到體積為2.0L的恒容密閉容器中，發生以下反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下數據：

t/min	2	4	7	9
n（H2O）/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

①其它條件不變，降低溫度，達到新平衡前v（逆）

 

v（正）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②該溫度下，此反應的平衡常數K=

 

；
③其它條件不變，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O（g），平衡時CO的體積分數

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）該反應是一個反應前后氣體體積增大的吸熱反應，升高溫度、減小壓強、減少生成物的量都能使平衡向正反應方向移動增大水蒸氣的轉化率；
（2）利用蓋斯定律構造目標熱化學方程式，反應熱也進行相應的運算；
（3）原電池負極發生氧化反應，甲醇在負極通入，酸性條件下生成二氧化碳和氫離子；
（4）①正反應放熱，降溫時平衡正向移動；
②平衡常數表達式為K=

生成物濃度的冪次方

反應物濃度的冪次方

；
③反應前后氣體體積不變，等比例加入反應物，平衡與原平衡等效；

解答： 解：（1）有利于提高H₂的產率，應條件使平衡向正反應方向移動，
A．碳為固體，增加碳的用量，不影響平衡移動，水的轉化率不變，故A錯誤；
B．正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，水的轉化率增大，故B正確；
C．用CO吸收劑除去CO，CO的濃度降低，平衡向正反應方向移動，水的轉化率增大，故C正確；
D．加入催化劑，加快反應速率，縮短到達平衡的時間，不影響平衡移動，水的轉化率不變，故D錯誤，
故答案為：BC；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），△H=+131.3kJ?mol^-1，
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△H=+172.5kJ?mol^-1
根據蓋斯定律，①-②得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=131.3kJ?mol^-1-172.5kJ?mol^-1=-42.2kJ?mol^-1，
故答案為：-42.2kJ?mol^-1；
（3）甲醇發生氧化反應，應在負極通入，酸性條件下生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為：CH₃OH?6e^-+H₂O CO₂+6H⁺，
故答案為：CH₃OH?6e^-+H₂O CO₂+6H⁺；
（4）①正反應放熱，降溫時平衡正向移動，v（正）＞v（逆），
故答案為：＜；
②CO和H₂O反應了0.06mol，則CO₂和H₂生成了0.06mol，平衡時各物質的濃度為：反應物CO和H₂O為0.05mol/L，生成物CO₂和H₂為0.03mol/L，平衡常數表達式為K=

生成物濃度的冪次方

反應物濃度的冪次方

=

0.03mol/L×0.03mol/L

0.05mol/L×0.05mol/L

=

9

25

，
故答案為：

9

25

；
③反應前后氣體體積不變，與原平衡等比例加入反應物，平衡與原平衡等效，所以，平衡時各物質的濃度與原判斷相同，
故答案為：不變．

點評：本題主要考查了平衡移動、蓋斯定律應用、電極反應式書寫、平衡常數的計算、等效平衡，題目難度中等．