题目内容

碳及其化合物有广泛的用途.
(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
 

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,该电池负极通入的物质是:
 
,正极反应式为:
 

(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所x需时间/min
H2O CO H2 CO
900 1.0 2.0 0.4 1.6 3.0
通过计算求出该反应的平衡常数(写出计算过程,结果保留两位有效数字)
 

(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨.合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 
一定条件
2NH3(g),△H=-92.4kJ?mol-1.实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图1.
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请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为
 

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图
 
分析:(1)该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应,升高温度、减小压强、减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动增大水蒸气的转化率;
(2)利用盖斯定律构造目标热化学方程式,反应热也进行相应的运算;
(3)原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极通入,氧气在正极放电,发生还原反应,酸性条件下生成水;
(4)根据三段式计算平衡时各组分的物质的量,反应前后气体的体积不变,用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式k=
c(CO2)?c(H2)
c(CO)?c(H2O)
计算;
(5)①由图开始,实验Ⅱ与实验Ⅰ相比,反应速率加快,平衡时氮气的浓度不变,说明改变条件速率加快平衡不移动,结合反应特征与平衡移动原理分析;
②实验Ⅲ的温度比实验Ⅰ高,反应速率快,到达平衡时间缩短,正反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,平衡时氨气的浓度较实验Ⅰ低,据此作图.
解答:解:(1)有利于提高H2O的平衡转化率,应改变体积平衡向正反应方向移动,且不能增大水的浓度,
A.正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,水的转化率增大,故A正确;
B.碳为固体,增加碳的用量,不影响平衡移动,水的转化率不变,故B错误;
C.加入催化剂,加快反应速率,缩短到达平衡的时间,不影响平衡移动,水的转化率不变,故C错误;
D.用CO吸收剂除去CO,CO的浓度降低,平衡向正反应方向移动,水的转化率增大,故D正确,
故答案为:AD;
(2)已知:①C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),△H=+131.3kJ?mol-1
②C(s)+CO2(g)?2CO(g),△H=+172.5kJ?mol-1
根据盖斯定律,①-②得:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),△H=131.3kJ?mol-1-172.5kJ?mol-1=-42.2kJ?mol-1
故答案为:-42.2kJ?mol-1
(3)甲醇发生氧化反应,应在负极通入,氧气发生还原反应,在正极放电,酸性条件下生成水,正极电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O,
故答案为:甲醇;O2+4H++4e-=2H2O;
(4)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),
起始(mol):2       1       0        0
变化(mol):0.4    0.4      0.4      0.4
平衡(mol):1.6    0.6      0.4      0.4        
反应前后气体的体积不变,用物质的量代替浓度计算平衡常数,故k=
c(CO2)?c(H2)
c(CO)?c(H2O)
=
0.4×0.4
1.6×0.6
=0.17,
故答案为:0.17;
(5)①由图开始,实验Ⅱ与实验Ⅰ相比,反应速率加快,平衡时氮气的浓度不变,说明改变条件速率加快平衡不移动,该反应正反应是体积减小的放热反应,升高温度或增大压强、增大反应物浓度,可以增大反应速率,但平衡发生移动,故应是使用催化剂,
故答案为:使用催化剂;
②实验Ⅲ的温度比实验Ⅰ高,反应速率快,到达平衡时间缩短,正反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,平衡时氨气的浓度较实验Ⅰ低,故图象为:精英家教网

故答案为:精英家教网
点评:题目综合性较大,涉及反应热计算、原电池、化学平衡图象与影响因素、化学平衡常数计算等,侧重高考常考点与基础知识的考查,目难度中等.
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(1)写出用碳棒作电极电解饱和食盐水的离子方程式:                  
(2)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)  
ΔH=" +131.3" kJ?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  

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
(3)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g)      CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所
需时间/min
H2O
CO
H2
CO
900
1.0
2.0
0.4
1.6
3.0
通过计算求出该反应的平衡常数(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
(4)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  ΔH=-92.4kJ?mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图。

请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为                              ,判断依据是                                                                
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在下图中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。

碳及其化合物有广泛的用途。

(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)  ΔH= +131.3 kJ•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:                         

若用该电池提供的电能电解60mL NaCl溶液,设有0.01molCH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部溢出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=                

(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:

CO(g)+H2O(g)        CO2(g)+H2(g),得到如下数据:

温度/℃

起始量/mol

平衡量/mol[学科

达到平衡所x需时间/min

H2O

CO

H2

CO

900

1.0

2.0

0.4

1.6

3.0

 

通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)           

改变反应的某一条件,反应进行到tmin时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)                     

(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)   ΔH=-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图。

不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图1。

图1                                         图2

请回答下列问题:

①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为                 

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。

 

(13分)碳及其化合物有广泛的用途。

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(2)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)  

ΔH=" +131.3" kJ?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  

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

(3)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g)      CO2(g)+H2(g),得到如下数据:

温度/℃

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所

需时间/min

H2O

CO

H2

CO

900

1.0

2.0

0.4

1.6

3.0

通过计算求出该反应的平衡常数(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。

(4)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  ΔH=-92.4kJ?mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图。

请回答下列问题:

①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为                              ,判断依据是                                                                

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在下图中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。

 

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