Question

（12分）對碳及其氧化物的化學熱力學、動力學研究有助于人類充分利用化石燃料，消除碳氧化物對環境的負面影響。請回答下列問題：

（1） 25℃時，石墨和CO的燃燒熱分別為：393.5kJ/mol、283.0kJ/mol。請寫出石墨不完全燃燒時的熱化學方程式                             ；

（2）25℃時，反應2CO₂ (g)2CO(g)＋O₂(g)的平衡常數K＝2.96×10^－92。在一個體積可變的密閉容器（起始時的容器體積為1L）中充入一定量的CO₂、CO、O₂混合氣體，要使容器中的反應開始時向CO₂分解的方向移動，則起始時充入的三種氣體的物質的量應滿足的關系是                。當該反應在25℃時達到平衡后，其它條件不變時，升高溫度或增加容器的壓強，均能使該平衡發生移動，請在下列坐標中作出該反應的平衡常數K隨溫度（T）、壓強（P）變化而變化的示意圖：

（3） 1 600℃時，反應2CO(g)＋O₂(g) 2CO₂(g)的平衡常數K＝1×10⁸。經測定，汽車尾氣中CO和CO₂氣體的濃度分別為4.0×10^－5mol/L和4.0×10^－4mol/L。若在汽車的排氣管上增加一個1 600℃的補燃器并不斷補充O₂使其濃度始終保持為4.0×10^－4mol/L。則CO的補燃轉化率為        ；

（4） 以CO和O₂為電極燃料，以熔融K₂CO₃為電解質組成燃料電池，請寫出該電池的負極反應方程式                                        。

 

Answer 1

（1）C（石墨）+1/2O₂（g）==CO(g)   △H=—110.5kJ/mol( 2分）

(2)[ c2(CO)·c(O₂₎] _/c2(CO₂)< 2.96×10－92     ( 2分）

(每圖2分，只要求大概示意圖正確即可)

 (3)94.5% ±0.5%( 2分） (4)CO-2e-+CO₃^2-=2CO₂( 2分）

解析:寫熱化學方程式時要標明狀態，溫度不變平衡常數不變。CO-2e-+CO₃^2-=2CO₂1 600℃時，反應2CO(g)＋O₂(g) 2CO₂(g)的平衡常數K＝1×10⁸。經測定，汽車尾氣中CO和CO₂氣體的濃度分別為4.0×10^－5mol/L和4.0×10^－4mol/L。