Question

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程．
（1）在煤的氣化反應器中發(fā)生如下幾種反應：
C（s）十H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-394kJ/mol
CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ/mol
則CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=

 

（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），得到如表三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		反應達平衡時間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	5
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實驗l中以 CO₂表示的反應速率為

 

．
②在900℃時，此反應的平衡常數(shù)K=

 

③若其它條件不變向實驗

 

混合物中再加入0.4mol H₂O和0.4mol CO₂，達到新平衡時CO的轉化率將

 

（變大、變小、不變）
（3）將標準狀況下224mLCO 200mL 0.1mol/L KOH溶液中，充分反應后得到溶液X，若不考慮溶液體積的變化，下列有關X的敘述不正確的是

 

A、c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
B、該溶液中，c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
C、該溶液中，水電離出的c（OH^-）大于水電離出的c（H⁺）
（4）如圖，以CO和O₂為原料，用KOH作電解質組成燃料電，則該電池負極的反應式為

 

．
若將該電池作電源，以石墨為電極電解硫酸銅溶液，當產(chǎn)生時0.64gCu，理論上至少需要消耗標況下的CO氣體

 

mL．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的計算,離子濃度大小的比較

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計算化學反應的焓變；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=

△c

△t

計算v（CO），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（CO₂）；
②根據(jù)三行式進行計算；
③根據(jù)Qc和K的關系確定反應的方向，進而確定轉化率的變化；
（3）將標準狀況下224mL即0.01molCO₂通入200mL 0.1mol/L 即0.02molKOH溶液中，恰好完全反應，得到的是碳酸鉀溶液，據(jù)此確定離子濃度之間的關系；
（4）依據(jù)原電池的工作原理，結合電極反應和電池反應綜合計算書寫．

解答： 解：（1）C（s）十H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ/mol①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-394kJ/mol ②
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ/mol ③
將方程式2③-②+①得CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=2×（-283kJ/mol）-（-394kJ/mol）+（+131kJ/mol）=-41 kJ/mol，
故答案為：-41 kJ/mol；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

△n V

△t

=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/L?min，速率之比等于化學計量數(shù)之比，故v（CO₂）=v（CO）=0.16mol/（L?min）=0.16mol/（L?min），
故答案為：0.16mol/（L?min）；
②實驗2條件下，
         H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度 0.5mol/L 1mol/L   0       0
轉化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l
K=

[CO2]?[H2]

[H2O]?[CO]

=

0.2×0.2

0.3×0.8

=0.17，
故答案為：0.17；
③向實驗2混合物中再加入0.4mol H₂O和0.4mol CO₂，Qc=

0.4×0.2

0.5×0.8

=0.2＞0.17，所以反應會逆向移動，所以CO的轉化率將變小，故答案為：2；變�。�
（3）將標準狀況下224mL即0.01molCO₂通入200mL 0.1mol/L 即0.02molKOH溶液中，恰好完全反應，得到的是碳酸鉀溶液，
A、溶液中存在質子守恒：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故A正確；
B、碳酸鉀溶液中，碳酸根離子水解顯示堿性，即c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故B錯誤；
C、該溶液中，水電離出的c（OH^-）等于水電離出的c（H⁺），故C錯誤．
故選C．
（4）CO與O₂可以組成新型燃料電池，若該電池以Pt為電極，以KOH為電解質溶液，發(fā)生的電池反應的離子方程式為：2CO+O₂+4OH^-=2CO₃^2-+2H₂O；
原電池的正極電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；用總反應離子方程式減去正極電極反應，化簡得到負極電極反應：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；以石墨為電極電解硫酸銅溶液，當產(chǎn)生時0.64gCu，轉移電子是0.02mol，理論上至少需要消耗標況下的CO0.01mol，體積是0.01mol×22.4L/mol=224mL，故答案為：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；224．

點評：本題綜合考查學生有關熱化學、電化學以及化學反應速率和平衡的有關知識，屬于綜合知識的考查題，難度中等．