Question

【题目】氢气是21世纪的新型能源．制氢的方法之一是以煤的转化为基础，部分反应如下： CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1
CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s）△H=﹣172kJmol﹣1
CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）△H=﹣187kJmol﹣1
（1）写出CO与H2生成CH4和水蒸气的热化学方程式 ．
（2）某温度下，在10L密闭容器中投入CO2、H2和CaO，仅发生CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）和CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s）两个反应，部分物质的物质的量与时间的关系如表所示：

物质 N（mol） 时间（min）	CO2	H2	CaO
0	0.50	1.00	0.40
2	0.35	0.60	a
6	0.20	0.20	b
8	0.20	0.20	b

①反应在0～2min内的平均反应速率v（H2）=
②b=
③反应到达平衡后，改变反应的某些条件，再次达到平衡时，不正确的是（填字母）
A．扩大容器体积c（H2）增大 B．升高温度，n（CO2）增大
C．充入少量H2 ， CaCO3质量减小 D．充入少量CO2 ， c（CH4）增大
④此温度下，反应CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）的化学平衡常数K= ． 若向10L容器中投入CO2、H2和CH4各0.1mol，H2O（g）xmol，要使v正（CO2）＞v逆（CO2），x的取值范围为
（3）若以CH4、O2组成燃料电池，在酸性条件下负极电极反应式为．当两极消耗3.36L气体（标准状况）时，将产生的气体（假设全部逸出）通入50mL2molL﹣1 NaOH溶液中，下列说法正确的是
A.反应过程中共转移电子1.2mol
B.所得溶液为Na2CO3和NaHCO3的混合溶液
C.c（Na+ ）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣ ）＞c（HCO3﹣）＞c（H+）
D.c（OH﹣）=2c（H2CO3）+c（HCO3﹣ ）+c（H+ ）

Answer 1

【答案】
（1）CO（g）+3H2（g）?CH4（g）+H2O（g）△H=﹣228kJ?mol﹣1
（2）0.02mol/L．min；0.10； AC； ；0＜x
（3）CD
【解析】解：（1）①CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1

②CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）△H=﹣187kJmol﹣1，①+②得CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H=﹣228kJmol﹣1，

所以答案是：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H=﹣228kJmol﹣1；（2）①v（H2）= = =0.02mol/L．min，

所以答案是：0.02mol/L．min；

②CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s）据此方程式，则CaO（s）和CO2（g）前系数都为1，0﹣6min内CO2（g）的物质的量变化了0.30mol，则CaO（s）的物质的量变化也为0.30mol，故b=0.40mol﹣0.30mol=0.10mol，

所以答案是：0.10；

③A．扩大容器体积，相当于减小压强，向气体体积增大的方向进行，故向逆向进行则n（H2）增大，但是得不偿失，c（H2）减小，故A错误；

B．升高温度，向吸热方向进行，故向逆反应方向进行，则n（CO2）增大，故B正确；

C．充入少量H2，使体系压强增大，向气体体积减小的方向进行，故向正反应方向进行，则CaCO3质量增加，故C 错误；

D．充入少量CO2，使体系压强增大，向气体体积减小的方向进行，故向正反应方向进行，故c（CH4）增大，故D正确；

所以答案是：AC；

④	CO2（g）+	4H2（g）	CH4（g）+	2H2O（g）
起始	0.05	0.1	0	0
转化	0.02	0.08	0.02	0.04
平衡	0.03	0.02	0.02	0.04

故化学平衡常数k= = = ；要使v正（CO2）＞v逆（CO2），则反应向正反应方向进行QC= ，故0＜x ，

所以答案是： ；0＜x ；（3）甲烷燃料电池，总的电极反应方程式为CH4+3O2═CO2+2H2O，

A．

CH4+2O2═CO2+2H2O～	8mole﹣
22.4×3	8
3.36	0.4

，故反应过程中共转移电子0.4mol，故A错误；

B．

CH4+2O2═CO2+2H2O～	8mole﹣
22.4×3	1
3.36	0.05

<>，则n（CO2）=0.05mol，n（NaOH）=0.05L×2molL﹣1=0.1mol，故n（NaOH）：n（CO2）=2：1，

2 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，由方程式得，n（NaOH）：n（CO2）=2：1，故溶液为Na2CO3，故B错误；

C．在一定条件下Na2CO3溶液存在水解平衡：CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液显碱性，离子浓度大小为：c（Na+）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣）＞c（HCO3﹣）＞c（H+），故C正确；

D．根据物料守恒得2c（CO32﹣）+2c（HCO3﹣）+2c（H2CO3）=c（Na+）①，根据电荷守恒得c（Na+）+c（H+ ）=c（OH﹣）+c（HCO3﹣ ）+2c（CO32﹣）②，由①②整理得，c（OH﹣）=2c（H2CO3）+c（HCO3﹣ ）+c（H+ ），故D正确；

所以答案是：CD．

【考点精析】解答此题的关键在于理解化学平衡的计算的相关知识，掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．