Question

(16分) 碳及其化合物有廣泛的用途。
（1）反應C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1，達到平衡后，體積不變時，以下有利于提高H₂產率的措施是    。

A．增加碳的用量

B．升高溫度

C．用CO吸收劑除去CO

D．加入催化劑

（2）已知，C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol^-1
則反應 CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） 的△H=      kJ?mol^-1。
（3）CO與H₂一定條件下反應生成甲醇（CH₃OH），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      。
（4）在一定溫度下，將CO(g)和H₂O(g)各0.16 mol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：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下數據：

t / min	2	4	7	9
n(H2O)/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

 ①其它條件不變，降低溫度，達到新平衡前v(逆)_____v(正)(填“>”、“<”或“="”)" 。
②該溫度下，此反應的平衡常數K=______    _____；
③其它條件不變，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O(g)，平衡時CO的體積分數______(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

(16分) （1）BC（4分，答1個對的得2分，全對得4分，見錯0分）
（2）- 41.2（3分，沒有“－”扣1分，數據算錯得0分，全對得3分）
（3）CH₃OH?6e^-+ H₂O   CO₂+6H⁺ （2分）
（4）①< （2分）； ②K=9/25或0.36（3分） ；③ 不變 （2分）

解析試題分析：（1）反應C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1是吸熱反應，所以提高氫氣的產率，也即使平衡正向進行，升高溫度，或減小生成物CO的濃度，但C是固體，增大碳的用量，不能使平衡正向移動，催化劑的使用只能加快反應速率，不能改變平衡，所以答案選BC；
（2）C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1， ①
C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol^-1         ②
所以根據蓋斯定律反應 CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） 的△H=①-②="+131.3" kJ?mol^-1-172.5kJ?mol^-1="-41.2" kJ?mol^-1；
（3）燃料電池中負極發(fā)生氧化反應，所以燃料在負極發(fā)生氧化反應，結合電解質溶液，則負極發(fā)生的反應是甲醇失去電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH₃OH?6e^-+ H₂O   CO₂+6H⁺ ；
（4）①CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)是放熱反應，所以降低溫度平衡正向移動，則達到新平衡前反應正向進行，v(逆)< v(正);
②該溫度下，達平衡時，H₂O(g)和CO的濃度均是0.10mol/2.0L=0.05mol/L，CO₂、H₂的平衡濃度均是（0.16-0.10）mol/2.0L=0.03mol/L，所以此反應的平衡常數K=c(CO₂)c(H₂)/c(CO)c(H₂O)=0.03²/0.05²=0.36；
③該反應是反應前后氣體的物質的量不變的可逆反應，所以其它條件不變，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O(g)，達到的新平衡與原平衡等效，平衡時CO的體積分數不變。
考點：考查蓋斯定律、電化學反應原理、化學平衡的綜合應用