Question

為了減少CO對(duì)大氣的污染，某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究CO和H₂O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H₂．已知：
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6KJ?moL^-1
H₂O （g）=H₂O（l）；△H=-44.0KJ?moL^-1
（1）氫氣的燃燒熱△H=

 

kJ?moL^-1
（2）①寫出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式

 

②往 1L體積不變的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H₂O（g），在t℃時(shí)反應(yīng)并達(dá)到平衡，若該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1，則t℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

 

；反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度，平衡將向

 

 （填“正”或“逆”）方向移動(dòng)
③為了提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是

 

．
A．增大的CO濃度   B．增大的H₂O（g）濃度   C．使用催化劑    D．降低溫度
（3）H₂是一種理想的綠色能源，可作燃料電池；若該氫氧燃料電池以KOH為電解質(zhì)溶液，其負(fù)極的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：（1）通常條件下，1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為氫氣的燃燒熱．利用蓋斯定律，根據(jù)已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，據(jù)此書寫判斷；
（2）①利用蓋斯定律，根據(jù)已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減；
②令參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為nmol，利用三段式用n表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，由于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都為1，用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)計(jì)算n的值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，結(jié)合①中的熱化學(xué)方程式判斷，升高溫度平衡移動(dòng)方向；
③為了提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，結(jié)合選項(xiàng)判斷平衡移動(dòng)進(jìn)行判斷．注意增大CO的濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣在負(fù)極放電，在堿性條件下，氫氣放電生成水．

解答： 解：（1）已知：①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
②H₂O （g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
根據(jù)蓋斯定律，①×

1

2

+②得H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=

1

2

×（-483.6KJ?moL^-1）+（-44.0KJ?moL^-1）=-285.8KJ?moL^-1；
故答案為：-285.8；
（2）①已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2CO（g）+2H₂O（g）=2H₂（g）+2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1-（-483.6KJ?moL^-1）=-82.4KJ?moL^-1．
即CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ?moL^-1．
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ?moL^-1；
②令參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為nmol，則：
            CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol）：1       1       0       0
變化（mol）：n       n       n       n
平衡（mol）：1-n   1-n       n       n
所以

n×n

(1-n)×(1-n)

=1，解得n=0.5，故t℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

0.5mol

1mol

×100%=50%；
由①可知該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，
故答案為：50%；逆；
③A．增大的CO濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故A錯(cuò)誤；
B．增大的H₂O（g）濃度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．使用催化劑加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；
D．降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確．
故答案為：BD；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣在負(fù)極放電，在堿性條件下，氫氣放電生成水，負(fù)極電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查燃燒熱概念、熱化學(xué)方程式書寫與計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)與計(jì)算、平衡常數(shù)、原電池等，是對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用，題目難度中等，注意理解把握燃燒熱的概念和三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用．