Question

碳及其化合物有廣泛的用途。

（1）將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為：

C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，以上反應(yīng)達(dá)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(zhuǎn)化率的是          。(填序號(hào))

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(yīng)生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，該電池負(fù)極反應(yīng)式為：                          。

若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設(shè)有0.01molCH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl₂全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)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(fā)生以下反應(yīng)：

CO(g)＋H₂O(g)        CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol[學(xué)科	達(dá)到平衡所x需時(shí)間/min
H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

 

通過(guò)計(jì)算求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 　　　　　　　　　　。

改變反應(yīng)的某一條件，反應(yīng)進(jìn)行到tmin時(shí)，測(cè)得混合氣體中CO₂的物質(zhì)的量為0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應(yīng)的離子方程式為（用一個(gè)離子方程式表示）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）工業(yè)生產(chǎn)是把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過(guò)處理后獲得的較純H₂用于合成氨。合成氨反應(yīng)原理為：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)   ΔH＝-92.4kJ•mol^-1。實(shí)驗(yàn)室模擬化工生產(chǎn)，分別在不同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)，N₂濃度隨時(shí)間變化如下圖。

不同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)，N₂濃度隨時(shí)間變化如下圖1。

圖1                                         圖2

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變的條件為                  。

②實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，請(qǐng)?jiān)谏蠄D2中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH₃濃度隨時(shí)間變化的示意圖。

 

Answer 1

【答案】

(15分)（1）A D（２分）   （2）-41.2kJ•mol^-1   （2分）

（3）CH₃OH(g) +H₂O-6e^-= CO₂ +6H⁺　  （2分）14（2分）

（4）

3CO₂ + 5OH^- = 2CO₃^2- + HCO₃^- + 2H₂O

（5）①使用催化劑（1分）。

②

（2分，縱坐標(biāo)起點(diǎn)可以大于0。Ⅲ比Ⅰ快1分，比Ⅰ少1分）

【解析】

試題分析：⑴C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，A正確，增加碳的的用量不能增加反應(yīng)物濃度，平衡不移動(dòng)，B不正確，催化劑只加快反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，C不正確，吸收劑吸收CO，減小生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，D正確，選A D。⑵根據(jù)蓋斯定律：①C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，②C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ•mol^-1，①―②得：CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）ΔH=―41.2kJ•mol^-1  ，答案：―41.2kJ•mol^-1。⑶甲醇燃料電池，甲醇作還原劑，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，電極反應(yīng)為：CH₃OH(g) +H₂O-6e^-= CO₂ +6H⁺　。2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑, CH₃OH(g) ~  6e^-  ~ 6NaOH，0.01molCH₃OH完全放電，生成0.06molNaOH，c(OH^―)= 0.06mol/0.06L=1mol/l，pH=-lg c(H^＋ )= -lg 10^-14=14.答案：CH₃OH(g) +H₂O-6e^-= CO₂ +6H⁺　、 14；⑷

平衡常數(shù)為

n（CO₂）=0，6mol；n（OH^－）=0.2ml×5mol·L^－1=1mol；

CO₂+2OH^－=CO₃^2－+H₂O；CO₂+OH^－=HCO₃^－；

依據(jù)反應(yīng)n（CO₂）：n（OH^－）=0.6：1=3：5可知反應(yīng)生成產(chǎn)物有碳酸鈉和碳酸氫鈉，根據(jù)物質(zhì)的量之比，利用直平法得到離子方程式：3CO₂+5OH^－=2CO₃^2－+HCO₃^－+2H₂O；

故答案為：0.17 和3CO₂+5OH^－=2CO₃^2－+HCO₃^－+2H₂O；

⑸①N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)   ΔH＝-92.4kJ•mol^-1，為體積減小的反應(yīng)，與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，平衡不移動(dòng)，不可能是改變壓強(qiáng)，又反應(yīng)速率加快，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變的條件為使用催化劑。答案：使用催化劑；

②實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，速率加快，平衡逆向移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH₃濃度隨時(shí)間變化的示意圖

考點(diǎn)：考查了反應(yīng)能量守恒的分析判斷，化學(xué)平衡三段式計(jì)算方法，轉(zhuǎn)化率的計(jì)算應(yīng)用，平衡影響因素，平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，反應(yīng)產(chǎn)物判斷的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．