题目内容
【题目】利用碳和水蒸气制备水煤气的核心反应为：C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)
(1)已知碳(石墨)、H2、CO的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、283kJ·mol－1，又知H2O(l)=H2O(g) ΔH＝＋44kJ·mol－1，则C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝___。
(2)在某温度下，在体积为1L的恒容密闭刚性容器中加入足量活性炭，并充入1mol H2O(g)发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如表：
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
总压强/100kPa | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.4 |
①平衡时，容器中气体总物质的量为________mol，H2O的转化率为________。
②该温度下反应的平衡分压常数Kp＝________kPa(结果保留2位有效数字)。
(3)保持25℃、体积恒定的1L容器中投入足量活性炭和相关气体，发生可逆反应C＋H2O(g)CO＋H2并已建立平衡，在40 min时再充入一定量H2，50min时再次达到平衡，反应过程中各物质的浓度随时间变化如图所示：
①40min时，再充入的H2的物质的量为________mol。
②40～50 min内H2的平均反应速率为________mol·L－1·min－1。
(4)新型的钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na＋)为电解质，其原理如图所示：
①放电时，电极A为________极，S发生________反应（填“氧化”或“还原”）。
②充电时，总反应为Na2Sx=2Na＋Sx(3<x<5)，Na所在电极与直流电源________极相连，阳极的电极反应式为_________。
【答案】＋131.3 kJ·mol－1 1.4 40% 27 6 0.1 负 还原 负 Sx2--2e-=Sx
【解析】
(1)已知碳(石墨)、H2、CO的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、283kJ·mol－1，则
①C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol－1
②
O2(g)＋H2(g)＝H2O(l) ΔH＝－285.8kJ·mol－1
③CO(g)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－283kJ·mol－1
④H2O(l)=H2O(g) ΔH＝＋44kJ·mol－1
根据盖斯定律可知①－②－③－④即得到C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。
(2)根据方程式可知
压强之比是物质的量之比，则(1－x+x+x):1＝1.4:1，解得x＝0.4；
①根据以上分析可知平衡时，容器中气体总物质的量为1.4mol，H2O的转化率为40%。
②该温度下反应的平衡分压常数Kp＝
≈27kPa。
(3)①设50min时H2的物质的量为x mol，温度不变平衡常数不变，由于容积是1L，则根据图像可知平衡常数K=
，解得x＝8，由于CO的变化量是1mol，所以40min时再充入的H2的物质的量为8mol+1mol－3mol＝6mol。
②由于氢气的变化量是1mol，所以40～50 min内H2的平均反应速率为
＝0.1mol·L－1·min－1。
(4)①放电时钠失去电子，则电极A为负极，电极B是正极，则S发生还原反应。
②放电时钠失去电子，则电极A为负极，充电时，Na所在电极是阴极，与直流电源负极相连；阳极发生失去电子的氧化反应，则根据总反应为Na2Sx=2Na＋Sx(3＜x＜5)可知，阳极电极反应式为Sx2--2e-=Sx。
