Question

【题目】氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应有：

Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K1；

Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K2；

Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s) K3；

燃烧炉中涉及的反应为：

Ⅳ.C(s)＋O2(g)=CO2；

Ⅴ.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)。

（1）氢能被视为最具发展潜力的绿色能源，该工艺制H2总反应可表示为C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)，其反应的平衡常数K=____(用K1、K2、K3的代数式表示)。

（2）在一容积可变的密闭容器中进行反应Ⅰ，恒温恒压条件下，向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸气，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25倍，平衡时水蒸气的平衡转化率为_____；向该容器中补充amol炭，水蒸气的转化率将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）对于反应Ⅲ，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，则平衡_____移动( 填“向右”、“向左”或“不”)；当重新平衡后，CO2浓度___(填“变大”、“变小”或“不变”)。

（4）一种新型锂离子二次电池——磷酸铁锂(LiFePO4)电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如图，写出该电池充电时的阳极电极反应式：______。

Answer 1

【答案】K1·K2·K3 25% 不变 正向 不变 LiFePO4-xe-=Li(1-x)FePO4+xLi+

【解析】

（1）由反应I+反应II+反应III可得C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)，由故其平衡常数K= K1·K2·K3，

故答案为：K1·K2·K3；

（2）恒温恒压下，气体物质的量之比等于压强之比，

，

则，解得x=0.25，因此平衡时水蒸气的转化率为=25%；碳为固体，增加其物质的量，对平衡无影响，因此对于水蒸气的转化率无影响，

故答案为：25%；不变；

（3）CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)中，只有CO2一种气体，增加CO2浓度，平衡将向着气体体积减小的方向移动，即平衡正向移动；因K3=c(CO2)，温度不变的情况下，平衡时CO2浓度不变，

故答案为：正向；不变；

（4）由图可知，充电时LiFeO4失去电子，生成Li+，故充电时阳极电极反应式为：，

故答案为：。