题目内容

CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
（1）已知：C（s）+O2 （g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H2=-483.6kJ?mol-1
C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H3=+131.3kJ?mol-1
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）═H2O（g）+CO2（g）的△H=
-524.8
-524.8
kJ?mol-1．
标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6L与氧气反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
3
3
mol电子．
（2）熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），是用煤气（CO+H2）作负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的．负极的电极反应式为
CO-2e-+CO32-═2CO2、H2-2e-+CO32-═CO2+H2O；
CO-2e-+CO32-═2CO2、H2-2e-+CO32-═CO2+H2O；
；则该电池的正极反应式是
O2+4e-+2CO2═2CO32-
O2+4e-+2CO2═2CO32-
．
（3）密闭容器中充有10mol CO与20mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）；CO的转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数K=
1
1
；此时在B点时容器的体积VB
小于
小于
10L（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA
大于
大于
tC（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改变反应物用量情况下，为提高CO转化率可采取的措施是
降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来
降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来
．
分析：（1）根据①C（s）+O2 （g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1；②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H2=-483.6kJ?mol-1；③C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H3=+131.3kJ?mol-1
三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H2（g）+O2（g）═H2O（g）+CO2（g）的反应热，根据CO、
H2参加的量计算转移的电子数目；
（2）CO、H2具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO2和H2O，氧气具有氧化性，在正极上发生还原反应，结合电解质书写电极反应式；
（3）①根据图象判断出平衡时的各种物质的浓度，用平衡常数的表达式进行计算；在相同温度下，根据AB两点的转化率判断平衡移动的分析，以此判断压强的大小，
②根据温度对反应的影响来判断，温度越高，反应速率越大；
③根据反应的特征可从温度、压强、浓度等因素改变条件使平衡向正方向移动，从而提高转化率．
解答：解：（1）根据①C（s）+O2 （g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1；②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H2=-483.6kJ?mol-1；③C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H3=+131.3kJ?mol-1三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO（g）+H2（g）+O2（g）═H2O（g）+CO2（g）；△H=，=-393.5kJ?mol-1-131.3kJ?mol-1=-524.83kJ?mol-1；CO、H2与氧气反应的方程式分别为：2CO++O2
 点燃 
.
 
2CO2；2H2+O2
 点燃 
.
 
2H2O，从方程式可以看出相同物质的量的CO、H2燃烧转移的电子数目相等，所以标准状况下CO、H233.6L与氧气反应生成CO2和H2O转移的电子的物质的量为：
33.6L
22.4L/mol
×2=3mol，故答案为：-524.8； 3；
（2）CO、H2具有还原性，在负极上发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为：CO-2e-+CO32-═2CO2；H2-2e-+CO32-═CO2+H2O；氧气具有氧化性，在正极上发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2CO2═2CO32-；
故答案为：CO-2e-+CO32-═2CO2、H2-2e-+CO32-═CO2+H2O；O2+4e-+2CO2═2CO32-；
（3）①根据图象可以看出，A点时CO的转化率为50%，则平衡时各物质的量浓度为：c（CO）=0.5mol/L；c（H2）=1mol/L；c（CH3OH）=0.5mol/L；所以平衡常数为=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
=
0.5
12×0.5
=1； 从A点转变为B点，CO的转化率增大，平衡向正向移动，应增大压强，所以在B点时容器的体积小于10L，故答案为：1；小于；
 ②升高温度，反应速率增大，反应开始到达平衡状态所需的时间要少，所以反应开始到达平衡状态所需的时间tA
大于tC；故答案为：大于；
③提高转化率应使平衡向正反应方向移动，根据反应方程式的特征可明显判断出可采取的措施为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来，故答案为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来．
点评：本题较为综合，从多个角度考查化学反应与能量、电化学、化学平衡等知识，具有一定难度，学习中注意盖斯定律的应用、电极反应式的书写、平衡移动的判断等问题．
练习册系列答案
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Ⅰ．以硫铁矿为原料制取硫酸的生产中排出的废水对环境危害极大．酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表．
表1．几种砷酸盐的Ksp  
难溶物 Ksp
Ca3（AsO4）2 6.8×10-19
AlAsO4 1.6×10-16
FeAsO4 5.7×10-21
表2．工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 H2SO4 As元素
浓度 28.42g/L 1.6g?L-1
排放标准 pH 6～9 0.5mg?L-1
回答以下问题：
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c（H2SO4）=
0.29
0.29
 mol?L-1．
（2）写出难溶物Ca3（AsO4）2的Ksp表达式：Ksp[Ca3（AsO4）2]=
c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）
c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）
，若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，c（AsO43-）的最大是
5.7×10-17
5.7×10-17
mol?L-1．

Ⅱ．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达122500～16000kJ?m-3的煤炭气，其主要成分是CO和H2．CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
已知：①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-483.6kJ?mol-1
③C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H3=+131.3kJ?mol-1
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=
-524.8
-524.8
kJ?mol-1．
标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
3
3
mol e-．
（2012?门头沟区一模）“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状．随着能源的日益紧张，发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义．下图是煤化工产业链之一．

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出热值很高的煤炭合成气，其主要成分是CO和H2．CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
（1）已知：
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol①
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H2=+131.3kJ/mol②
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=
-524.8
-524.8
kJ/mol．在标准状况下，33.6L的煤炭合成气与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
3
3
mol e-．
（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）
①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是
ad
ad

a．体系压强保持不变
b．密闭容器中CO、H2、CH3OH（g）3种气体共存
c．CH3OH与H2物质的量之比为1：2
d．每消耗1mol CO的同时生成2molH2
②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如下图所示．

A、B两点的平衡常数
一样
一样
（填“前者”、“后者”或“一样”）大；达到A、C两点的平衡状态所需的时间tA
大于
大于
tC（填“大于”、“小于”或“等于”）．在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是
降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来
降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来
（答出两点即可）．
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，是用煤炭气（CO、H2）作负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的．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
O2+4e-+2CO2=2CO32-
O2+4e-+2CO2=2CO32-
．

CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。

（1）已知：C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1= —393.5kJ·mol-1

2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2= —483.6kJ·mol-1

C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3= +131.3kJ·mol-1

则反应CO(g)＋H2(g) ＋O2(g)=== H2O(g)＋CO2(g)的△H=        kJ·mol-1 。 

标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6L与氧气反应生成CO2和H2O，反应过程中转移______mol电子。

（2）熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），是用煤气（CO+H2）作负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为                         ；

则该电池的正极反应式是                                       。

（3）密闭容器中充有10 mol CO与20mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；CO的转化率(α)与温度、压强的关系如下图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数K=               ；此时在B点时容器的体积VB       10L（填“大于”、“小于”或“等于”）。

②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA       tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。

③在不改变反应物用量情况下，为提高CO转化率可采取的措施是                。

 

(14分) “洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了热值高达122500~16000 kJ·m-3的煤炭气，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。

（1）已知：

    C(s)+O2(g)=CO2(g)　　　ΔH1＝—393.5 kJ·mol-1　　　①

    2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　ΔH2＝—483.6 kJ·mol-1　　 ②

    C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH3＝＋131.3 kJ·mol-1　  ③

则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= 　　　　　　kJ·mol-1。标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6 L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移　　　　mol e-。

（2）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，是用煤炭气（CO、H2）作负极燃气，空气与CO2的混合气体在正极反应，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的。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　　                             　　　。

（3）密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)；CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如右图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为VAL，则该温度下的平衡常数K=　　              　　　；A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A)总：n(B)总=　　 　　　。

②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA　　 　　　tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。

③在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是　     　　。

A 降温     B 加压     C 使用催化剂    D 将甲醇从混合体系中分离出来

 

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