题目内容
(1)已知: C(s)+O2(g)=CO2(g)???????? ΔH1=-393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)? ΔH2=+131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g),ΔH= ____? ___kJ/mol。
(2)在一恒容的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)? ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B.混合气体总物质的量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“=”或“<”,下同);由图判断ΔH _____0。
③某温度下,将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.25 mol/L,则CO的转化率=?????????? ,此温度下的平衡常数K=????????????? (保留二位有效数字)。
(3)工作温度650℃的熔融盐燃料电池,用煤炭气(CO、H2)作负极反应物,空气与CO2的混合气体为正极反应物,催化剂镍作电极,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。负极的电极反应式为:CO+H2-4e-+2CO32-=3CO2+H2O;则该电池的正极反应式为???????????????????????? 。
(1)-524.8(2分)?
(2)①c(2分);② =(2分);<(2分);③75%(3分); 1.3(2分)
(3)O2+4e-+2CO2=2CO32-(2分)
【解析】
试题分析: (1)根据盖斯定律和已知方程式可得,ΔH=ΔH1-ΔH2 =-393.5 kJ/mol-131.3 kJ/mol=-524.8 kJ/mol。
(2)①A项每消耗1 mol CO的同时生成2molH2 表示的是正逆反应速率相等,所以反应达到平衡。
B.根据反应方程式中气体系数可知,该反应是前后气体的减少的反应,所以混合气体总物质的量不变时,反应达到平衡,B正确;
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率均表示正反应速率,不能说明反应达平衡,C错误;
D.反应中各物质的浓度不再变化是化学反应达到平衡的重要标志,D正确。
②反应的平衡常数只与温度有关,所以图像中A、B的温度相等,所以平衡常数也相等,即K(A)= K(B);又可看出图像曲线随着温度升高,CO的转化率不断降低,所以温度升高对正反应不利,使平衡逆向移动,所以该反应的正反应是一个放热反应,ΔH <0。
③??????????????? CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)
初始浓度(mol/L):1?????? 3????????????? ????????? 0
转化浓度(mol/L):0.75??? 2.25????????????? ????? 0.75
平衡浓度(mol/L):0.25??? 0.75????????????? ????? 0.75
所以H2的转化率=0.75÷1×100%=75%
平衡常数K= c(CH3OH) / c(CO)c2(H2) =0.75/ 0.752 0.25=1.3
(3)该电池的反应原理实质是用水煤气做燃料,制成一个燃料电池,所以电池总反应式就是水煤气的燃烧反应CO+H2 +O2=CO2+H2O,可以看出Li2CO3和Na2CO3只是做电解质并没有发生反应,所以根据已知得负极反应式消耗CO32-可推得正极反应式应生成CO32-,所以可得正极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32- 。
考点:本题考查的是化学反应原理的知识,设计盖斯定律的应用计算、化学平衡标志的判断、转化率和化学平衡常数的计算、电化学方程式的书写等内容。