Question

11．水煤氣是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過熾熱的炭層制得：

C（s）+H₂O（g）?CO （g）+H₂ （g）△H=+131.3kJ•mol^-1
（1）該反應的平衡常數(shù)K隨溫度的升高而增大（增大、減小、不變）．
（2）上述反應達到平衡后，增加H₂O（g）的量，則C（s）的物質(zhì)的量減�。ㄔ龃蟆�減小、不變）．
（3）下列說法一定能判斷如上反應達平衡的是BD
A．消耗1mol H₂O（g）同時生成1mol H₂
B．容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量不變
C．H₂O（g）、CO （g）、H₂ （g）三種氣體的濃度比為1：1：1
D．恒溫恒容時容器內(nèi)氣體的壓強不變
（4）上述反應在t₀時刻達到平衡，在t₁時刻改變某一條件后正反應速率（ν_正）隨時間的變化如圖1所示，
填出對應的編號．                                           
①縮小容器體積b；
②降低溫度f；
（5）一定溫度下，三個容器中均進行著上述反應，各容器中炭足量，其它物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度及正逆反應速率關系如下表所示．請?zhí)顚懕碇孝佗谙鄳�的空格�?br />

容器編號	c（H2O）/mol•L-1	c（CO）/mol•L-1	c（H2）/mol•L-1	ν正、ν逆比較
I	0.06	0.60	0.10	ν正=ν逆
Ⅱ	0.12	0.20	①0.6	ν正=ν逆
Ⅲ	0.10	0.20	0.40	②ν正＞ν逆

（6 ）如圖2是利用氫氧燃料作電源，用惰性電極電解200ml 1mol/L食鹽水，電解一段時間后，收集到標準狀況下的氫氣4.48L（設電解后溶液體積不變）．
①電解后溶液的pH=14（忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應）
②陽極產(chǎn)生氣體的體積在標準狀況下是3.36 L．

Answer 1

分析 （1）正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，平衡常數(shù)增大；
（2）增加H₂O（g）的量，化學平衡向正反應方向移動；
（3）可逆反應到達平衡時，同一物質(zhì)表示的正逆反應速率相等，各組分的濃度、含量不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡；
（4）①縮小容器體積，壓強增大，瞬間正逆反應速率都增大，平均向逆反應方向移動，逆反應速率增大更多，隨后正反應速率增大到新平衡；
②降低溫度，瞬間正逆反應速率都減小，平均向逆反應方向移動，正反應速率減小更多，隨后正反應速率增大到新平衡，到達新平衡時的速率小于原平衡的速率；
（5）根據(jù)Ⅰ計算平衡常數(shù)，Ⅱ中處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡常數(shù)計算Ⅱ中c（H₂）；
計算Ⅲ中此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應進行的方向，據(jù)此判斷；
（6）電解發(fā)生反應：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，NaCl的物質(zhì)的量為0.2L×1mol/L=0.2mol，氯化鈉完全反應生成氫氣為0.1mol，而實際生成氫氣為$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，故還發(fā)生反應：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑．
①根據(jù)氯化鈉的物質(zhì)的量，結(jié)合方程式計算生成NaOH的物質(zhì)的量，進而計算溶液中氫氧根離子的濃度，再計算溶液中氫離子濃度，根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算；
②陽極得到氣體有氯氣、氧氣，由氯化鈉的物質(zhì)的量計算氯氣的物質(zhì)的量，由生成氫氣的總量計算氧氣的物質(zhì)的量，進而計算氣體總體積．

解答 解：（1）該反應正反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，平衡常數(shù)增大；
故答案為：增大；
（2）增加H₂O（g）的量，化學平衡向正反應方向移動，碳的物質(zhì)的量減小，
故答案為：減小；
（3）A．消耗1mol H₂O（g）同時生成1mol H₂，均表示正反應速率，反應始終按此關系進行，故A錯誤；
B．碳為固體，其它物質(zhì)為氣體，隨反應進行混合氣體總質(zhì)量增大，容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量不變說明到達平衡，故B正確；
C．平衡時氣體的濃度之比與水的轉(zhuǎn)化率有關，而水的轉(zhuǎn)化率不一定為50%，故C錯誤；
D．恒溫恒容時，隨反應進行混合氣體物質(zhì)的量增大，容器內(nèi)壓強增大，當容器內(nèi)氣體的壓強不變時，反應到達平衡，故D正確，
故選：BD；
（4）①縮小容器體積，壓強增大，瞬間正逆反應速率都增大，平均向逆反應方向移動，逆反應速率增大更多，隨后正反應速率增大到新平衡，故曲線b符合，故答案為：b；
②降低溫度，瞬間正逆反應速率都減小，平均向逆反應方向移動，正反應速率減小更多，隨后正反應速率增大到新平衡，到達新平衡時的速率小于原平衡的速率，曲線f符合，故答案為：f；
（5）由Ⅰ可知，平衡常數(shù)K=$\frac{0.1×0.6}{0.06}$=1，Ⅱ中處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡常數(shù)可知Ⅱ中c（H₂）=$\frac{K×c（{H}_{2}O）}{c（CO）}$=$\frac{1×0.12}{0.2}$mol/L=0.6mol/L，
Ⅲ中此時的濃度商Qc=$\frac{0.4×0.2}{0.1}$=0.8＜1，故反應向正反應方向進行，故ν_正＞ν_逆，
故答案為：0.6；＞；
（6）①電解發(fā)生反應：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，NaCl的物質(zhì)的量為0.2L×1mol/L=0.2mol，氯化鈉完全反應生成氫氣為0.1mol，而實際生成氫氣為$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，故還發(fā)生反應：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑，由方程式可知，生成NaOH為0.2mol，故c（OH^-）=$\frac{0.2mol}{0.2L}$=1mol/L，溶液中c（H⁺）=10^-14mol/L，溶液pH=-lg10^-14=14，
故答案為：14；
②陽極生成氣體為氯氣、氧氣，NaCl的物質(zhì)的量為0.2mol，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
0.2mol             0.1mol 0.1mol
故電解電解水生成的氫氣為0.2mol-0.1mol=0.1mol，
2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$O₂↑+2H₂↑
       0.05mol 0.1mol
故陽極生成氣體的體積為（0.1mol+0.05mol）×22.4L/mol=3.36L，
故答案為：3.36L．

點評 本題考查化學平衡常數(shù)影響因素、應用及有關計算、化學平衡及反應速率的影響因素、化學平衡狀態(tài)的判斷、有關電解原理的計算等，是對學生綜合能力的考查，（6）中計算為易錯點，學生容易根據(jù)氫氣的量計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量，關鍵是判斷電解過程發(fā)生的反應，難度中等．