Question

【題目】能源問題是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大基本問題之一。

(1)焦炭可用于制取水煤氣。實(shí)驗(yàn)測(cè)得1.2 g 碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了13.16 kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________________________；該反應(yīng)在________條件下能自發(fā)進(jìn)行（選“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。

(2)甲醇（CH3OH）廣泛用作燃料電池的燃料，工業(yè)上可由CO和H2來合成，化學(xué)方程式為CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。如圖是在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

①T1________T2（填“>”、“<”或“=”）。T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1________（填“>”、“<”或“=”）K2。

②若容器容積不變，下列措施不能增加CO轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

a.降低溫度 b.將CH3OH(g)從體系中分離

c.使用合適的催化劑 d.充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

③生成甲醇的化學(xué)反應(yīng)速率（v）與時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示。則圖中t2時(shí)采取的措施可能是___________________；

t3時(shí)采取的措施可能是 _________________。

④若在T1℃時(shí)，往一密閉容器通入等物質(zhì)的量CO和H2測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)1MPa，40min達(dá)平衡時(shí)測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)為0.6MPa，計(jì)算生成甲醇的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP＝________（MPa）-2（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

(3)甲醇（CH3OH）燃料電池是以鉑為電極，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，在兩極區(qū)分別加入CH3OH和O2即可產(chǎn)生電流。負(fù)極加入的物質(zhì)是________；正極的電極反應(yīng)為_______________________。

Answer 1

【答案】C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H =+131.6kJ·mol－1 高溫 < > cd 加壓 加入催化劑 66.7 CH3OH O2+4e-+2H2O =4OH—

【解析】

（1）1.2 g 碳為0.1mol，與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了13.16 kJ熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1；該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S<0，該反應(yīng)的△H>0，△S>0，所以高溫條件下才自發(fā)進(jìn)行；故答案為：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1；高溫；

（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越快，由圖可知T1<T2，溫度高，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率小，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)變小，所以K1>K2；故答案為：< ；>；

②a. 降低溫度，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大；不選a；

b. 將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大；不選b；

c. 催化劑對(duì)平衡無影響，不能增加CO轉(zhuǎn)化率，選c；

d. 充入He，體系總壓強(qiáng)增大，各組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，選d；故答案為：cd；

③CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）△H<0，由圖可知，t2時(shí)，改變外界環(huán)境，速率加快，平衡正向移動(dòng)，所以加壓；t3時(shí)，改變外界環(huán)境，速率加快，平衡不移動(dòng)，所以加入催化劑；故答案為：加壓；加入催化劑；

④設(shè)轉(zhuǎn)化的一氧化碳的物質(zhì)的量為xmol，則：

根據(jù)物質(zhì)的量與壓強(qiáng)成正比關(guān)系，得到： ，，x=0.4mol，則，（MPa）-2；故答案為：66.7；

（3）燃料電池中，燃料作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子；氧氣作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子，所以負(fù)極加入的物質(zhì)為CH3OH，電解質(zhì)溶液為堿，在堿性環(huán)境中，O2+4e-+2H2O =4OH-；故答案為：CH3OH；O2+4e-+2H2O =4OH-。