Question

碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣．反應為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，以上反應達到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡轉化率的是

 

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

 

．
（3）CO與H₂在一定條件下可反應生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．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：

 

．
若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設有0.01molCH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產生的Cl₂全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結束后所得溶液的pH=

 

．
（4）將一定量的CO（g）和H₂O（g）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：

溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所x需時間/min
	H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通過計算求出該反應的平衡常數（結果保留兩位有效數字）

 

．
改變反應的某一條件，反應進行到t min時，測得混合氣體中CO₂的物質的量為0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應的離子方程式為（用一個離子方程式表示）

 

．
（5）工業生產是把水煤氣中的混合氣體經過處理后獲得的較純H₂用于合成氨．合成氨反應原理為：N₂（g）+3H₂（g） 

一定條件

2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．實驗室模擬化工生產，分別在不同實驗條件下反應，N₂濃度隨時間變化如圖．
不同實驗條件下反應，N₂濃度隨時間變化如圖1．
請回答下列問題：
①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為

 

．
②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，請在上圖2中畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH₃濃度隨時間變化的示意圖．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，反應是氣體體積不變的吸熱反應；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算分析得到；
（3）依據原電池原理分析，燃料電池是燃料在負極失電子發生氧化反應，正極是氧氣得到電子發生還原反應，依據電解質溶液時酸性溶液書寫電極反應；
（4）依據平衡三段式列式計算出各物質的平衡濃度，結合平衡常數的表達式計算；
（5）①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ達到平衡時間少，說明反應速率增大，但平衡不移動，應加入催化劑；
②正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，氨氣的轉化率減小．

解答： 解：（1）達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，反應是氣體體積不變的吸熱反應；
A．反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向進行，反應速率增大，有利于提高H₂O的平衡轉化率，故A符合；　  
B．增加碳的用量，固體不改變化學平衡，水的轉化率不變，故B不符合；   
C．加入催化劑改變化學反應速率，不改變化學平衡，水的轉化率不變，故C不符合；　　
D．用CO吸收劑除去CO，平衡正向進行，水的轉化率增大，故D．符合；
故答案為：AD；
（2）①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，
②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
依據熱化學方程式和蓋斯定律②-①得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=-41.2kJ?mol^-1；
故答案為：-41.2kJ?mol^-1 ；
（3）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，負極電極反應為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設有0.01molCH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產生的Cl₂全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，電子轉移為0.06mol，電極氯化鈉溶液溶液中減少氫離子0.06mol，增加氫氧根離子為0.06mol，c（OH^-）=

0.06mol

0.06L

=1mol/L，則電解結束后所得溶液的pH=14
故答案為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；14；
（4）依據平衡三段式列式計算
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）   1.0     0.5       0       0
轉化（mol/L）   0.2     0.2      0.2     0.2
平衡（mol/L）   0.8     0.3      0.2    0.2
K=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8×0.3

=0.17，
故答案為：0.17；
（5）①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ達到平衡時間少，說明反應速率增大，但平衡不移動，應加入催化劑，而壓強、溫度都可使平衡移動；
故答案為：使用催化劑；
②正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，氨氣的轉化率減小，則平衡濃度減小，圖象為；
故答案為：

點評：本題考查較為綜合，涉及原電池、電解質以及化學平衡問題，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握化學平衡常數的應用以及平衡移動的影響因素，難度中等．