Question

【题目】请运用化学反应原理的相关知识回答下列问题：

（1）焦炭可用于制取水煤气。测得12 g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为_________________。该反应的△S ________0(选填“>”、“<”或“=”)，该反应在_______条件下能自发进行（选填“高温”、“低温”或“任意温度”）。

（2）CO是有毒的还原性气体，工业上有重要的应用。 CO是高炉炼铁的还原剂，其主要反应为：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH = a kJ mol－1

①已知： Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ mol－1 C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ mol－1则a =____________。

②工业上高炉炼铁反应的平衡常数表达式K =______，温度升高后，K值_______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。

③在T ℃时，该反应的平衡常数K = 64，在恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

下列说法正确的是____________（填字母）

a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态　

b．甲容器中CO的平衡转化率为60%，大于乙

c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2∶3

d．由于容器的体积未知，所以无法计算该条件下甲容器中CO的平衡转化率

（3）请解释打开饮料“雪碧”的瓶盖，会有大量气泡冒出的原因：_____________.

（4）甲醇（CH3OH）燃料电池是以铂为电极，以KOH溶液为电解质溶液，在两极区分别加入CH3OH和O2即可产生电流。正极加入的物质是______；负极的电极反应是_______________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1 > 高温 -28.5 K = 减小 ac 压强减小，使CO2+H2OH2CO3向左移动 O2 CH3OH-6e-+8OH— =CO32—+6H2O

【解析】

(1)12 g 碳的物质的量是1mol，吸热反应焓变为正值；该反应气体物质的量增大； 才能自发进行；

（2）①根据盖斯定律计算a值；

②固体不计入平衡常数表达式；温度升高平衡逆向移动；

③利用“三段式”计算后再进行判断；

（3）打开饮料“雪碧”的瓶盖，瓶内压强减小；

（4）原电池正极发生还原反应；负极发生氧化反应。

(1)1mol碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6 kJ热量。该反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1；该反应气体物质的量增大，所以△S >0；△H>0、△S >0，高温条件下，所以该反应在高温条件下能自发进行；

（2）① Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ mol－1 Ⅰ

C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ mol－1 Ⅱ

根据盖斯定律Ⅰ－Ⅱ ×3得 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH = 489.0 kJ mol－1-172.5 kJ mol－1 ×3= -28.5kJ mol－1 ，故a=-28.5；

②平衡常数=生成物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积，固体不计入平衡常数表达式，K =；温度升高平衡逆向移动，K减小；

③设容器的体积为V

甲 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

开始 1 1

转化 x x

平衡 1-x 1+x

解得x=0.6

乙 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

开始 2 1

转化 x x

平衡 2-x 1+x

解得x=1.4

a．反应前后气体质量是变量，所以密度是变量，若容器内气体密度恒定时，反应一定达到平衡状态，故a正确；

b.甲容器中CO的平衡转化率为0.6÷1×100%=60%，乙容器中CO的平衡转化率为1.4÷2×100%=70%，乙大于甲，故b错误；

c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为（1-0.6）∶（2-1.4）=2:3，故c正确；

d．甲容器中CO的平衡转化率为0.6÷1×100%=60%，故d错误。

（3）打开饮料“雪碧”的瓶盖，瓶内压强减小，使CO2+H2OH2CO3向左移动，所以有大量气泡冒出；（4）在两极区分别加入CH3OH和O2，氧气发生还原反应，所以正极加入的物质是O2；负极是甲醇失电子生成碳酸钾和水，负极反应式是CH3OH-6e-+8OH— =CO32—+6H2O。