Question

為了減少CO對大氣的污染，某研究性學習小組擬研究CO和H₂O反應轉化為綠色能源H₂．在一定體積的密閉容器中，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），其化學平衡常數K和溫度t的關系如下表所示：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.67	1.11	1.0	0.59	0.38

回答下列問題：
（1）該反應化學平衡常數的表達式：K=

 

．
（2）該反應為

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（3）一定溫度下，能說明該反應達平衡狀態的是

 

．
A．容器中壓強不變
B．化學平衡常數K不變
C．混合氣體的密度不變
D．c（CO）=c（CO₂）
E．混合氣體中c（CO）不變
F．單位時間內生成CO的分子數與生成H₂O的分子數相等
（4）某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：c（CO₂）×c（H₂）=c（CO）×c（H₂O），試判此時的溫度為

 

．
（5）已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
寫出CO和H₂O（l）作用生成CO₂和H₂的熱化學方程式

 

．
（6）轉化生成的H₂是一種理想的綠色能源，可作燃料電池；若該氫氧燃料電池以KOH為電解質溶液，其負極的電極反應式是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡狀態的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）化學平衡常數是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到；
（2）分析圖表數據，平衡常數隨溫度升高減小，升溫平衡逆向進行，正反應是放熱反應；
（3）反應達到平衡的標志是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變分析選項；
（4）依據平衡濃度關系計算平衡常數，對照表中數據確定反應溫度；
（5）依據熱化學方程式和蓋斯定律及時得到所需熱化學方程式；
（6）氫氧燃料電池氫氣在負極失電子，在堿溶液中生成水．

解答： 解：（1）化學平衡常數是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反應的平衡常數K=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
故答案為：

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
（2）分析圖表數據，平衡常數隨溫度升高減小，依據化學平衡移動原理可知，升溫平衡逆向進行，逆向為吸熱反應，正反應是放熱反應；
故答案為：放熱；
（3）反應達到平衡的標志是正逆反應速率相同，個組分含量保持不變，反應是氣體體積不變的放熱反應；
A．反應前后氣體體積不變，容器中壓強不變不能說明反應達到平衡狀態，故A不符合；
B．平衡常數隨溫度變化，改變濃度、壓強平衡發生移動，化學平衡常數K不變不能說明反應達到平衡狀態，故B不符合；
C．反應前后氣體質量不變，體積不變，反應過程中和平衡狀態密度始終不變，混合氣體的密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故C不符合；
D．c（CO）=c（CO₂）和起始量消耗量有關，不能說明反應達到平衡狀態，故D不符合；
E．混合氣體中c（CO）不變，是化學平衡的標志，故E符合；
F．單位時間內生成CO的分子數與生成H₂O的分子數相等，只能說明反應逆向進行，不能說明反應達到平衡狀態，故F不符合；
故答案為：E．
（4）依據平衡濃度關系計算平衡常數，對照表中數據確定反應溫度，某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：c（CO₂）×c（H₂）=c（CO）×c（H₂O），平衡常數 K=1，對照數據可知是830℃的溫度；
故答案為：830℃；
（5）①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
依據蓋斯定律計算①-②-③×2得到CO和H₂O（l）作用生成CO₂和H₂的熱化學方程式：2CO（g）+2H₂O（l）=2CO₂（g）+2H₂（g）△H=-5.6KJ/mol；
則CO（g）+H₂O（l）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-2.8KJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂O（l）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-2.8KJ/mol；
（6）氫氧燃料電池氫氣在負極失電子，在堿溶液中生成水，其負極的電極反應式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

點評：本題考查了化學平衡影響因素，平衡常數計算分析判斷，化學平衡標志的理解應用，熱化學方程式和蓋斯定律計算，掌握基礎是關鍵，題目較簡單．