Question

（14分）

已知CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下：

|溫度/ ℃	700	800	830	1000	1200
平衡常數(shù)	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：

（1）該反應(yīng)的△H 0（填“<”“ >”“ =”)；

（2）830℃時，向一個5 L的密閉容器中充入0.20mol的CO和0.80mol的H2O，反應(yīng)初始6s內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=0.003 mol·L-1·s-1，則6S末CO2的物質(zhì)的量濃度為 ；反應(yīng)經(jīng)一段時間后，達到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為 ；

（3）判斷該反應(yīng)是否達到平衡的依據(jù)為 (填正確選項前的字母)；

a．壓強不隨時間改變 b.氣體的密度不隨時間改變

c.c(CO)不隨時間改變 d.單位時間里生成CO和H2的物質(zhì)的量相等

（4）已知1000℃時，要使CO的轉(zhuǎn)化率超過90%，則起始物c(H2O): c(CO)應(yīng)不低于 ；

（5）某燃料電池以CO為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融態(tài)的K2CO3為電解質(zhì)，請寫出該燃料電池正極的電極反應(yīng)式 ；

（6）已知CO可用于制備很多物質(zhì)：

ΔH＝+8.0kJ·mol－1

ΔH＝+90.4kJ·mol－1

ΔH＝-556.0kJ·mol－1

ΔH＝-483.6kJ·mol－1

請寫出與反應(yīng)生成熱化學(xué)方程式 。

 

Answer 1

（每空2分）

（1） < （2分） （2）0.018 mol·L-1 80% （各2分） （3）c d（2分）

（4）14.4（2分）

（5）正極：O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- （2分）

（6）S（g）+O2（g）= SO2（g） ΔH=-574.0kJmol-1（2分）

【解析】

試題分析：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0。

（2）反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.003mol?L-1?s-1，則6s內(nèi)c（CO2）=△c（CO）=0.003mol?L-1?s-1×6s=0.018mol?L?1；CO的起始濃度=0.2mol/5L=0.04mol?L?1。

設(shè)平衡時A的濃度變化量為x，則：

          CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）

開始（mol/L）：0.04  0.16   0     0

變化（mol/L）：x    x     x   x

平衡（mol/L）：0.04-x 0.16-x  x     x

故x?x/(0.04?x)(0.16?x) =1，解得x=0.032mol/L，所以平衡時A的轉(zhuǎn)化率=0.032mol/L ÷0.04mol?L?1×100%=80%

（3）a、該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，壓強始終不變，故壓強不隨時間改變，不能說明到達平衡，錯誤；b、混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，故混合氣體的密度始終不變，故氣體的密度不隨時間改變，不能說明到達平衡，錯誤；c、可逆反應(yīng)到達平衡時，各組分的濃度不發(fā)生變化，故c（CO）不隨時間改變，說明到達平衡，正確；d、單位時間里生成CO和H2的物質(zhì)的量相等，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，說明到達平衡，正確。

（4）設(shè)CO、H2O的起始濃度分別為x、y，且CO的轉(zhuǎn)化率為90%，則：

             CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）

起始濃度（mol?L-1）   x   y　　　  0　　　0

轉(zhuǎn)化濃度（mol?L-1）  0.9x 　0.9x    0.9x　 0.9x

平衡濃度（mol?L-1）  0.1x　 y-0.9x　 0.9x　  0.9x

K=0.9x?0.9x ÷[0.1x?(y?0.9x)] =0.6，得y/x=14.4，只要增加H2O量，就可提高CO的轉(zhuǎn)化率。

（5）該電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應(yīng)為：O2+2CO2+4e-=2CO32- （或2O2+4CO2+8e-=4CO32-）

（6）根據(jù)蓋斯定律：S（g）+O2（g）=SO2（g）可由已知反應(yīng)（③+④-①-②）/2得到，則S（g）與O2（g）反應(yīng)生成SO2（g）熱化學(xué)方程式為：S（g）+O2（g）=SO2（g）△H=-574.0kJmol-1。

考點：本題考查化學(xué)平衡判斷及移動分析、化學(xué)反應(yīng)速率、原電池原理、熱化學(xué)方程式書寫。