Question

（14分）水煤气是一种高效气体燃料，其主要成分是CO和H₂，可用水蒸气通过炽热的炭制得：C (s) + H₂O(g)CO (g) +H₂ (g)  △H ＝+131kJ•mol^－1

⑴T温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。

容器 编号	c(H2O) /mol·L－1	c(CO) /mol·L－1	c(H2) /mol·L－1	v正、v逆比较
I	0.06	0.60	0.10	v正＝v逆
II	0.06	0.50	0.40	①
III	0.12	0.40	0.80	v正＜v逆
IV	0.12	0.30	②	v正＝v逆

①         ②        在T温度下该反应的化学平衡常数为       

⑵另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和1.0 mol水蒸气 (H₂O)，发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为         ；向该容器中补充 a mol 炭，水蒸气的转化率将          （填 “增大”、“减小”、“不变”）。

⑶在一定条件下用水煤气能合成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) △H＞0给合成甲醇反应体系中通入少量CO则平衡向        移动，减小压强则平衡向        移动，降低温度则平衡向        移动（填左，右，不）

⑷熔融盐燃料电池具有高的发电效率，该电池用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物作电解质，其中一极通入CO，另一极通入空气和CO₂的混合气体。根据上述信息，该燃料电池：负极反应式为                            ；正极反应式为                        。

（5）已知在常温常压下：

①2CH₃OH (l)＋3O₂ (g) == 2CO₂ (g)＋4H₂O (g)　ΔH₁＝－1 275.6 kJ·mol^－1

②2CO (g)＋O₂ (g) == 2CO₂ (g)  ΔH₂＝－566.0 kJ·mol^－1

③H₂O (g) = H₂O (l)　ΔH₃＝－44.0 kJ·mol^－1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________________      

 

Answer 1

【答案】

（1）①v_正 ＜ v_逆 （1分）     ②0.40 （1分）    1.0（1分）

（2）25%（1分）               不变（1分）

（3）右   左    左（各1分，共3分）

（4）2CO－4e^－+2CO₃^{2 －}＝4CO₂  （2分）       O₂ +4e^－+2CO₂＝2CO₃^{2 －}（2分）

（5）CH₃OH(l)＋O₂(g) == CO(g)＋2H₂O(l)    ΔH＝－442.8 kJ·mol^－1（2分）

【解析】（1）根据I可知，平衡常数为。II中＞1，所以反应向逆反应方向移动，即正反应速率小于逆反应速率。在IV中反应处于平衡状态，则，解得c＝0.40mol/L。

（2）                 C (s) + H₂O(g)CO (g) +H₂ (g)

起始量（mol）                 1         1      1

转化量（mol）                 x         x      x

平衡量（mol）               1－x        x      x

所以有1－x＋x＋x＝1.25×1

解得x＝0.25

所以转化率是0.25÷1×100％＝25％

碳是固体，所以增加碳的质量是，平衡不移动。

（3）增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动。因为反应是体积减小的、吸热的可逆反应，所以降低压强或降低温度平衡都向逆反应方向移动。

（4）原电池中负极失去电子，正极得到电子。又因为电解质是熔融盐，所以正负极的电极反应式为O₂ +4e^－+2CO₂＝2CO₃^{2 －}、2CO－4e^－+2CO₃^{2 －}＝4CO₂ 。

（5）根据盖斯定律可知，（①－②＋③×4）÷2即得到CH₃OH(l)＋O₂(g) == CO(g)＋2H₂O(l)，所以ΔH＝（－1 275.6 kJ·mol^－1＋566.0 kJ·mol^－1－44.0 kJ·mol^－1×4）÷2＝－442.8 kJ·mol^－1