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【題目】氫氣是21世紀的新型能源.制氫的方法之一是以煤的轉化為基礎,部分反應如下: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=﹣41kJmol﹣1
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)△H=﹣172kJmol﹣1
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=﹣187kJmol﹣1
(1)寫出CO與H2生成CH4和水蒸氣的熱化學方程式
(2)某溫度下,在10L密閉容器中投入CO2、H2和CaO,僅發(fā)生CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)和CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)兩個反應,部分物質的物質的量與時間的關系如表所示:

物質
N(mol)
時間(min)

CO2

H2

CaO

0

0.50

1.00

0.40

2

0.35

0.60

a

6

0.20

0.20

b

8

0.20

0.20

b

①反應在0~2min內的平均反應速率v(H2)=
②b=
③反應到達平衡后,改變反應的某些條件,再次達到平衡時,不正確的是(填字母)
A.擴大容器體積c(H2)增大 B.升高溫度,n(CO2)增大
C.充入少量H2 , CaCO3質量減小 D.充入少量CO2 , c(CH4)增大
④此溫度下,反應CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的化學平衡常數K= . 若向10L容器中投入CO2、H2和CH4各0.1mol,H2O(g)xmol,要使v正(CO2)>v逆(CO2),x的取值范圍為
(3)若以CH4、O2組成燃料電池,在酸性條件下負極電極反應式為.當兩極消耗3.36L氣體(標準狀況)時,將產生的氣體(假設全部逸出)通入50mL2molL﹣1 NaOH溶液中,下列說法正確的是
A.反應過程中共轉移電子1.2mol
B.所得溶液為Na2CO3和NaHCO3的混合溶液
C.c(Na+ )>c(CO32)>c(OH )>c(HCO3)>c(H+
D.c(OH)=2c(H2CO3)+c(HCO3 )+c(H+

【答案】
(1)CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H=﹣228kJ?mol﹣1
(2)0.02mol/L.min;0.10; AC; ;0<x
(3)CD
【解析】解:(1)①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=﹣41kJmol﹣1

②CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=﹣187kJmol﹣1,①+②得CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H=﹣228kJmol﹣1,

所以答案是:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H=﹣228kJmol﹣1;(2)①v(H2)= = =0.02mol/L.min,

所以答案是:0.02mol/L.min;

②CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)據此方程式,則CaO(s)和CO2(g)前系數都為1,0﹣6min內CO2(g)的物質的量變化了0.30mol,則CaO(s)的物質的量變化也為0.30mol,故b=0.40mol﹣0.30mol=0.10mol,

所以答案是:0.10;

③A.擴大容器體積,相當于減小壓強,向氣體體積增大的方向進行,故向逆向進行則n(H2)增大,但是得不償失,c(H2)減小,故A錯誤;

B.升高溫度,向吸熱方向進行,故向逆反應方向進行,則n(CO2)增大,故B正確;

C.充入少量H2,使體系壓強增大,向氣體體積減小的方向進行,故向正反應方向進行,則CaCO3質量增加,故C 錯誤;

D.充入少量CO2,使體系壓強增大,向氣體體積減小的方向進行,故向正反應方向進行,故c(CH4)增大,故D正確;

所以答案是:AC;

CO2(g)+

4H2(g)

CH4(g)+

2H2O(g)

起始

0.05

0.1

0

0

轉化

0.02

0.08

0.02

0.04

平衡

0.03

0.02

0.02

0.04

故化學平衡常數k= = = ;要使v正(CO2)>v逆(CO2),則反應向正反應方向進行QC= ,故0<x ,

所以答案是: ;0<x ;(3)甲烷燃料電池,總的電極反應方程式為CH4+3O2═CO2+2H2O,

A.

CH4+2O2═CO2+2H2O~

8mole

22.4×3

8

3.36

0.4

,故反應過程中共轉移電子0.4mol,故A錯誤;

B.

CH4+2O2═CO2+2H2O~

8mole

22.4×3

1

3.36

0.05

<>,則n(CO2)=0.05mol,n(NaOH)=0.05L×2molL﹣1=0.1mol,故n(NaOH):n(CO2)=2:1,

2 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,由方程式得,n(NaOH):n(CO2)=2:1,故溶液為Na2CO3,故B錯誤;

C.在一定條件下Na2CO3溶液存在水解平衡:CO32+H2OHCO3+OH,溶液顯堿性,離子濃度大小為:c(Na+)>c(CO32)>c(OH)>c(HCO3)>c(H+),故C正確;

D.根據物料守恒得2c(CO32)+2c(HCO3)+2c(H2CO3)=c(Na+)①,根據電荷守恒得c(Na+)+c(H+ )=c(OH)+c(HCO3 )+2c(CO32)②,由①②整理得,c(OH)=2c(H2CO3)+c(HCO3 )+c(H+ ),故D正確;

所以答案是:CD.

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解化學平衡的計算的相關知識,掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%;產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%.

練習冊系列答案
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A. 圖甲中,ω2>1

B. 圖乙中,A線表示逆反應的平衡常數

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①A的平均反應速率為______________ ;

②x= ___________

③平衡時容器內壓強為P,開始時容器內壓強為P,則P:P= _________________;

④判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據是_____________(填字母)。

a. 同一物質的正反應速率等于逆反應速率 b. 混合氣體的密度不變

c. 混合氣體中c(D)不再改變 d.c(B)=c(C)

e.單位時間內,每生成1 mol B,同時生成2 mol D

f.混合氣體的壓強不再改變 g.υ(A)=1/3υ(B)

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