Question

(16分)碳及其化合物有廣泛的用途。

（1） 將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為

C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，

以上反應(yīng)達(dá)到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H2O的平衡轉(zhuǎn)化率的是________。(填序號)

A．升高溫度 B．增加碳的用量 C．加入催化劑 D．用CO吸收劑除去CO

（2） 已知：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，則CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的焓變ΔH＝________。

（3） CO與H2在一定條件下可反應(yīng)生成甲醇：CO(g)＋2H2(g) =CH3OH(g)。甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨作電極，該電池負(fù)極反應(yīng)式為_______________。

若用該電池提供的電能電解60 mL NaCl溶液，設(shè)有0.01 mol CH3OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl2全部逸出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)束后所得溶液的pH＝________。

（4） 將一定量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2.0 L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：

CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	達(dá)到平衡所 需時間/min
H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通過計算求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)________。改變反應(yīng)的某一條件，反應(yīng)進行到t min時，測得混合氣體中CO2的物質(zhì)的量為0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應(yīng)的離子方程式為(用一個離子方程式表示)________________________。

（5） 工業(yè)生產(chǎn)是把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過處理后獲得的較純H2用于合成氨。合成氨反應(yīng)原理為N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。實驗室模擬化工生產(chǎn)，分別在不同實驗條件下反應(yīng)，N2濃度隨時間變化如圖甲所示。

請回答下列問題：①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為____________________。

②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，其他條件相同，請在圖乙中畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH3濃度隨時間變化的示意圖。

 

 

Answer 1

（1）A、D（2分）; （2）－41.2 kJ/mol（2分）；

（3）CH3OH(g)＋H2O－6e－===CO2＋6H＋　(3分)，14

（4）�。�2分）

3CO2＋5OH－===2CO32—＋HCO3—＋2H2O（3分）

（5）① 使用催化劑（2分）②（2分）

【解析】

試題分析：（1）該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)。提高H2O的平衡轉(zhuǎn)化率，就要使平衡正向移動。A．升高溫度，根據(jù)平衡移動原理，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率提高，正確；B．由于碳是固體，所以增加碳的用量，平衡不發(fā)生移動，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率不變，錯誤； C．加入催化劑，能夠縮短達(dá)到平衡所需要的時間，但是平衡不發(fā)生移動，因此H2O的平衡轉(zhuǎn)化率不變，錯誤； D．用CO吸收劑除去CO，即減小生成物的濃度，平衡正向移動，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大，正確；（2）①C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，②C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，①－②整理可得CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ/mol；（3）在甲醇燃料電池中，通入甲醇的電極是負(fù)極，由于是用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，所以該電池負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH(g)＋H2O－6e－=CO2＋6H＋；若有0.01 mol CH3OH完全放電，則電子轉(zhuǎn)移0.06mol;由于在整個閉合回路中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相等，所以發(fā)生反應(yīng)：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH 產(chǎn)生的NaOH的物質(zhì)的量是0.06mol, 因為電解產(chǎn)生的Cl2全部逸出，所以電解后溶液中c(NaOH)=0.06mol÷0.06L=1mol/L,根據(jù)室溫下水的離子積常數(shù)是1×10-14mol2/L2,可得c(H＋)=Kw÷c(OH－)= 1×10-14÷1mol/L=1×10-14mol/L，所以pH=14；（4） CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)達(dá)到平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是：c(CO)=0.8mol/L；c(H2O)=0.3mol/L;c(CO2)=0.2mol/L；c(H2)= 0.2mol/L。K=；是n(CO2)=0.6mol；n(NaOH)=0.20L ×5 mol/L=1mol.則發(fā)生的反應(yīng)是3CO2+5NaOH=2Na2CO3+NaHCO3。離子方程式是：3CO2+ 5OH－= 2CO32－+ HCO3－；（5）①由于與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ達(dá)到平衡所需要的時間縮短，而物質(zhì)的平衡含量不變，所以改變的條件為使用了催化劑；②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，由于合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若其他條件相同，升高溫度，則化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的時間縮短，但是化學(xué)平衡逆向移動，所以氨氣的平衡含量降低，所以實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH3濃度隨時間變化的示意圖是。

考點：考查外界條件對平衡移動的影響、化學(xué)平衡產(chǎn)生的計算、蓋斯定律的應(yīng)用、離子方程式的書寫。