Question

【題目】請(qǐng)運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理的相關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題：

（1）焦炭可用于制取水煤氣。測(cè)得12 g 碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了131.6 kJ熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________________。該反應(yīng)的△S ________0(選填“>”、“<”或“=”)，該反應(yīng)在_______條件下能自發(fā)進(jìn)行（選填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。

（2）CO是有毒的還原性氣體，工業(yè)上有重要的應(yīng)用。 CO是高爐煉鐵的還原劑，其主要反應(yīng)為：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH = a kJ mol－1

①已知： Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ mol－1 C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ mol－1則a =____________。

②工業(yè)上高爐煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K =______，溫度升高后，K值_______（選填“增大”、“不變”或“減小”）。

③在T ℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 64，在恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質(zhì)，反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

下列說(shuō)法正確的是____________（填字母）

a．若容器內(nèi)氣體密度恒定時(shí)，標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)　

b．甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，大于乙

c．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為2∶3

d．由于容器的體積未知，所以無(wú)法計(jì)算該條件下甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率

（3）請(qǐng)解釋打開(kāi)飲料“雪碧”的瓶蓋，會(huì)有大量氣泡冒出的原因：_____________.

（4）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。正極加入的物質(zhì)是______；負(fù)極的電極反應(yīng)是_______________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1 > 高溫 -28.5 K = 減小 ac 壓強(qiáng)減小，使CO2+H2OH2CO3向左移動(dòng) O2 CH3OH-6e-+8OH— =CO32—+6H2O

【解析】

(1)12 g 碳的物質(zhì)的量是1mol，吸熱反應(yīng)焓變?yōu)檎�值；該反�?yīng)氣體物質(zhì)的量增大； 才能自發(fā)進(jìn)行；

（2）①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算a值；

②固體不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式；溫度升高平衡逆向移動(dòng)；

③利用“三段式”計(jì)算后再進(jìn)行判斷；

（3）打開(kāi)飲料“雪碧”的瓶蓋，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減�。�

（4）原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。

(1)1mol碳與水蒸氣完全反應(yīng)生成水煤氣時(shí)，吸收了131.6 kJ熱量。該反應(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)氣體物質(zhì)的量增大，所以△S >0；△H>0、△S >0，高溫條件下，所以該反應(yīng)在高溫條件下能自發(fā)進(jìn)行；

（2）① Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ mol－1 Ⅰ

C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ mol－1 Ⅱ

根據(jù)蓋斯定律Ⅰ－Ⅱ ×3得 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH = 489.0 kJ mol－1-172.5 kJ mol－1 ×3= -28.5kJ mol－1 ，故a=-28.5；

②平衡常數(shù)=生成物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積，固體不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式，K =；溫度升高平衡逆向移動(dòng)，K減��；

③設(shè)容器的體積為V

甲 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

開(kāi)始 1 1

轉(zhuǎn)化 x x

平衡 1-x 1+x

解得x=0.6

乙 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

開(kāi)始 2 1

轉(zhuǎn)化 x x

平衡 2-x 1+x

解得x=1.4

a．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量是變量，所以密度是變量，若容器內(nèi)氣體密度恒定時(shí)，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；

b.甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.6÷1×100%=60%，乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為1.4÷2×100%=70%，乙大于甲，故b錯(cuò)誤；

c．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為（1-0.6）∶（2-1.4）=2:3，故c正確；

d．甲容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.6÷1×100%=60%，故d錯(cuò)誤。

（3）打開(kāi)飲料“雪碧”的瓶蓋，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，使CO2+H2OH2CO3向左移動(dòng)，所以有大量氣泡冒出；（4）在兩極區(qū)分別加入CH3OH和O2，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極加入的物質(zhì)是O2；負(fù)極是甲醇失電子生成碳酸鉀和水，負(fù)極反應(yīng)式是CH3OH-6e-+8OH— =CO32—+6H2O。