Question

碳、氯、硫及其化合物有广泛的用途．
Ⅰ．（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡转化率的是

 

．（填序号）
A．升高温度　  B．增加碳的用量   C．加入催化剂　　D．用CO吸收剂除去CO
（2）又知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，则CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的焓变△H=

 

．
（3）CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为：

 

．
Ⅱ．如图甲、乙是电化学实验装置．

（1）若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的电极反应式为

 

．
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl₂氧化了生成的I₂．若反应中Cl₂和I₂的物质的量之比为5：1，且生成两种酸，该反应的化学方程式为

 

．
（2）若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO₄溶液．
①甲中铁棒上的电极反应式为

 

．
②如果起始时乙中盛有200mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入

 

（填写物质的化学式）

 

g．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,反应热和焓变,原电池和电解池的工作原理

专题：基本概念与基本理论

分析：Ⅰ、（1）达到平衡后，体积不变时，能提高H₂O的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，反应是气体体积不变的吸热反应；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到；
（3）依据原电池原理分析，燃料电池是燃料在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应，依据电解质溶液时酸性溶液书写电极反应；
Ⅱ、（1）①甲是原电池反应，铁做负极失电子，正极是氧气得到电子生成氢氧根离子；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合价降低，由电子守恒及Cl₂和I₂的物质的量之比为5：1来判断反应后I元素的化合价，以此来书写化学反应；
（2））①甲为原电池装置，铁作负极，铁失电子；
②根据电解硫酸铜的化学反应及元素守恒来判断加入的物质使溶液恢复到电解前的状态，再由溶液的pH的变化计算加入物质的质量．

解答： 解：Ⅰ、（1）达到平衡后，体积不变时，能提高H₂O的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，反应是气体体积不变的吸热反应；
A．反应是吸热反应，升高温度平衡正向进行，反应速率增大，有利于提高H₂O的平衡转化率，故A符合；
B．增加碳的用量，固体不改变化学平衡，水的转化率不变，故B不符合；   
C．加入催化剂改变化学反应速率，不改变化学平衡，水的转化率不变，故C不符合；　　
D．用CO吸收剂除去CO，平衡正向进行，水的转化率增大，故D符合；
故答案为：AD；
（2）①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，
②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
依据热化学方程式和盖斯定律②-①得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=-41.2kJ?mol^-1；
故答案为：-41.2kJ?mol^-1 ；
（3）甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，负极电极反应为：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
故答案为：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
Ⅱ．（1）①甲为原电池装置，石墨棒上氧气得电子发生还原反应，反应为2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案为：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合价降低，生成盐酸，反应中Cl₂和I₂的物质的量之比为5：1，设I元素的化合价为x，则5×2×1=1×2×x，解得x=+5，则生成碘酸，所以发生的化学反应为5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，故答案为：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃；
（2））①甲为原电池装置，铁作负极，负极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案为：Fe-2e^-═Fe²⁺；
②由2CuSO₄+2H₂O

通电  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，要使溶液恢复原状态，可加入CuO（或CuCO₃），一段时间后溶液的pH变为1，则c（H⁺）=0.1mol/L-10^-5mol/L=0.1mol/L，
n（H⁺）=0.2L×0.1mol/L=0.02mol，则由电解反应可知析出的Cu的物质的量为0.01mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，或m（CuCO₃）=0.01mol×124g/mol=1.24g，
故答案为：CuO（或CuCO₃）；0.8（或1.24）．

点评：本题考查较为综合，涉及原电池、电解质以及化学平衡问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握化学平衡常数的应用以及平衡移动的影响因素，原电池与电解池的工作原理，明确电极反应及利用电子守恒、元素守恒等计算是解答本题的关键，难度中等．