Question

【題目】CO是煤氣的主要成分之一，H2S是許多煤化工產品的原料氣。工業上，生產水煤氣的主要反應如下：

Ⅰ.H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g) △H=x kJ·mol-1

Ⅱ. CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H =-41.2kJ mol-1

（1）已知：2C(8)+O2(g)=2CO(g) △H =-220kJ mol-1；利用下表中幾種共價鍵的鍵能可以確定氫氣

燃燒生成氣態水的熱化學反應方程式。

化學鍵	O=O	H-H	O-H
鍵能(kJ/mol)	496	436	462

則H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(s) △H=___________kJ·mol-1

（2）一定溫度下，在1.0L密閉容器中放入1molC(s)、1molH2O(g)進行反應，反應時間（f)與容器內氣體總壓強（P)的數據如圖：

回答下列問題:

①下列事實能夠說明該反應達到平衡狀態的是________(填序號)。

a.各反應物和生成物濃度相等 b.該反應的△H不變

c. v正(CO)=v逆(H2) d.混合氣體的平均相對分子質量不變

②由圖中數據計算，該反應的平衡常數K=___________(精確到小數點后第二位)。

（3）現有兩個體積相同的2L恒容密閉容器M、N，在M中充入1mol CO和1mol H2O，在N中充入1molCO2和1molH2，均在700℃下開始按Ⅱ進行反應，達到平衡時，容器M中CO的轉化率α1與容器N中CO2的轉化率α2的關系為________ (寫數學表達式)。

（4）氫硫酸、碳酸均為二元弱酸，其常溫下的電離常數如下表：

電離平衡常數	H2CO3	H2S
Ka1	4.4×l0-7	1.3×l0-7
Ka2	4.7×10-11	7. l×l0-15

煤的氣化過程中產生的H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，該反應的離子方程式為_______________；

常溫下，用100mL 0.1mol·L-1NaOH溶液吸收224mL (標況)H2S氣體，反應后溶液中的離子濃度由大到小的順序為____________________。

（5）硫化氫高溫分解得到單質硫，鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉(Na2Sx)分別作為兩個電極的反應物，固體Al2O3陶瓷(可傳導Na+)為電解質，電池的總反應為2Na+xSNa2Sx(，反應原理如圖17所示；則電池放電時，正極反應式為：_____________________。

Answer 1

【答案】 +130 cd 14.73mol/L α1+α2=100% H2S+CO32-=HS-+ c(Na+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(S2-) xS+2e-=

【解析】(1)先由鍵能求出2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）的焓變△H2=436kJ·mol-1×2+496kJ·mol-1-462kJ·mol-1×4=-480kJ·mol-1；再蓋斯定律求解。令2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H1=-220kJ mol-1 ①，2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-480kJ·mol-1 ②，蓋斯定律得①-②得：2C（s）+2H2O（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=△H1－△H2，則反應C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=（△H1－△H2）/2=(-220kJ mol-1 +480kJ mol-1)/2=+130kJ mol-1 。（2）H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g) △H=+130kJ mol-1,是氣體體積變大的反應，C為固體，a、各反應物和生成物濃度相等，不能說明正反應速率等于逆反應速率，故a錯誤；b、該反應的△H不變，△H與是否到達平衡無關，與反應中各物質的化學計量數有關，故b錯誤；

c、 如V正（CO）=V逆（H2），由速率之比等于其化學計量數之比，則V正（CO）=V逆（CO），反應到達平衡，故c正確； d、隨反應進行，混合氣體總質量增大，容器容積不變，混合氣體密度增大，混合氣體密度不變，說明到達平衡，故d正確；故選cd。②反應前后氣體物質的量增大為反應的水的量，所以由總壓強p和起始壓強p0計算反應物水的轉化率α（H2O）的表達式=（P-P0）/P0×100%=（P/P0-1）×100%；平衡時A的轉化率=(9.53-4.91)/4.91×100%=94.1%,由圖中數據計算，

H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)

起始量（mol·L－1） 1 1 0 0

變化量（mol·L－1）94.1% 94.1% 94.1%

平衡量（mol·L－1）（1-94.1%） 94.1% 94.1%

該反應的平衡常數K= = 14.73mol/L

（3）現有兩個體積相同的2L恒容密閉容器M、N，在M中充入lmol CO和lmol H2O，容器M中CO的轉化率α1， CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ，平衡常數為：K= ；在N中充入lmolCO2和1molH2，均在700℃下開始按Ⅱ進行反應，達到平衡時，容器N中CO2的轉化率α2，CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ，平衡常數為：K=，平衡溫度相同，K值相同，容器M中CO的轉化率α1與容器N中CO2的轉化率α2的關系為1-a1=a2；

（4）由于Ka2=4.7×10-11＜Ka1=1.3×l0-7＜Ka1=4.40×10-7、Ka2=4.7×10-11＞Ka2=7. l×l0-15，所以氫硫酸能夠與碳酸鈉溶液反應生成碳酸氫鈉和硫氫化鈉，反應的離子方程式為：CO32－+H2S=HCO3－+HS－；224mL (標況)H2S為224mL/22.4L·mol－1=0.01mol，與0.01molNaOH反應生成0.01molNaHS，水解大于電離，溶液中離子濃度大小為：c(Na+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(S2-) ；（5）正極反應式為：xS+2e-=。