Question

（14分）
已知CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

|温度/ ℃	700	800	830	1000	1200
平衡常数	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列问题：
（1）该反应的△H          0（填“<”“ >”“ =”)；
（2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的CO和0.80mol的H₂O，反应初始6s内CO的平均反应速率v(CO)="0.003" mol·L^-1·s^-1，则6S末CO₂的物质的量浓度为               ；反应经一段时间后，达到平衡后CO的转化率为              ；
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为                (填正确选项前的字母)；   
a．压强不随时间改变           b.气体的密度不随时间改变
c.c(CO)不随时间改变           d.单位时间里生成CO和H₂的物质的量相等   
（4）已知1000℃时，要使CO的转化率超过90%，则起始物c(H₂O): c(CO)应不低于       ；
（5）某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K₂CO₃为电解质，请写出该燃料电池正极的电极反应式                                             ；
（6）已知CO可用于制备很多物质：
       ΔH＝+8.0kJ·mol^－1
       ΔH＝+90.4kJ·mol^－1
               ΔH＝-556.0kJ·mol^－1
               ΔH＝-483.6kJ·mol^－1
请写出与反应生成热化学方程式                      。

Answer 1

（每空2分）
（1）  <  （2分）        （2）0.018 mol·L^-1   80%  （各2分）     （3）c d（2分） 
（4）14.4（2分） 
（5）正极：O₂ + 4e^- + 2CO₂ = 2CO₃^2-（2分） 
（6）S（g）+O₂（g）= SO₂（g）  ΔH=-574.0kJmol^-1（2分）

试题分析：（1）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应，即△H＜0。
（2）反应初始6s内A的平均反应速率v（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1，则6s内c（CO2）=△c（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1×6s=0.018mol?L?¹；CO的起始浓度=0.2mol/5L=0.04mol?L?¹。
设平衡时A的浓度变化量为x，则：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
开始（mol/L）：0.04  0.16    0    0
变化（mol/L）：x    x     x      x
平衡（mol/L）：0.04-x 0.16-x   x    x
故x?x/(0.04?x)(0.16?x) =1，解得x=0.032mol/L，所以平衡时A的转化率=0.032mol/L    ÷0.04mol?L?¹×100%=80%
（3）a、该反应前后气体的物质的量不变，压强始终不变，故压强不随时间改变，不能说明到达平衡，错误；b、混合气体的总质量不变，容器的容积不变，故混合气体的密度始终不变，故气体的密度不随时间改变，不能说明到达平衡，错误；c、可逆反应到达平衡时，各组分的浓度不发生变化，故c（CO）不随时间改变，说明到达平衡，正确；d、单位时间里生成CO和H₂的物质的量相等，正反应速率等于逆反应速率，说明到达平衡，正确。
（4）设CO、H₂O的起始浓度分别为x、y，且CO的转化率为90%，则：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始浓度（mol?L^-1）   x   y　　　 0　　　0
转化浓度（mol?L^-1）  0.9x 　0.9x   0.9x　 0.9x
平衡浓度（mol?L^-1）  0.1x　 y-0.9x　 0.9x　  0.9x
K=0.9x?0.9x ÷[0.1x?(y?0.9x)] =0.6，得y/x=14.4，只要增加H₂O量，就可提高CO的转化率。
（5）该电池中，正极反应一定是氧气得电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）
（6）根据盖斯定律：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）可由已知反应（③+④-①-②）/2得到，则S（g）与O₂（g）反应生成SO₂（g）热化学方程式为：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-574.0kJmol^-1。