Question

碳及其化合物应用广泛。
I.工业上利用CO和水蒸汽反应制氢气，存在以下平衡:CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)
（1）沸石分子筛中含有硅元素，请写出硅原子结构示意图__________。
（2）向1L恒容密闭容器中注人CO和H₂o(g),830℃时测得部分数据如下表。则该温度下反应的平衡常
数K=______________。

（3）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注人1mol CO、1mol H₂O(g),2molCO₂和2mo1 H₂，此时v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)
II.已知CO(g)+1/2 O₂ (g)＝CO₂ (g)             △H＝一141 kJ·mol^-1
2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)                       △H＝一484 kJ·mol^-1
CH₃OH（1）+3/2O₂ (g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)         △Hl＝一726 kJ·mol^-1
（4）利用CO、H₂化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________。
III.一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示

（5）写出电极A的电极反应式_____________。
（6）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mo1 Cl₂，则至少需通人O₂的体积为_____L(标准状况)。

Answer 1

（1）　 （2分）
（2）1　 （3分）
（3）＜　　 （2分）
（4）CO(g) + 2H₂(g)＝CH₃OH(l)   △H＝+101 kJ/mol  （方程式对给１分，共3分）
（5）H₂－2e^－+ CO₃^2－ ＝CO₂ + H₂O　 （3分） （6）2.24　（2分）

试题分析：（1）硅因素位于第三周期第ⅣA族，因此原子结构示意图为。
（2）根据表中数据可知，平衡时CO和水蒸气的浓度分别是0.080mol/L和0.180mol/L，其中消耗CO的浓度是0.200mol/L－0.080mol/L＝0.120mol/L，因此根据方程式可知生成CO₂和氢气的浓度均是0.120mol/L，实验该温度下反应的平衡常数K＝＝1。
（3）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注人1mol CO、1mol H₂O(g),2molCO₂和2mo1 H₂，则此时＝4＞1，所以反应逆反应方向进行，因此v(正 )＜v(逆)。
（4）已知① CO(g)+1/2 O₂ (g)＝CO₂ (g) △H＝一141 kJ·mol^-1、② 2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g) △H＝一484 kJ·mol^-1、③ CH₃OH（1）+3/2O₂ (g)＝CO₂(g)+2H₂O(g) △Hl＝一726 kJ·mol^-1，则根据盖斯定律可知①+②-③即得到CO、H₂化合制得液态甲醇的热化学方程式为CO(g) + 2H₂(g)＝CH₃OH(l)   △H＝+101 kJ/mol。
（5）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应。则根据装置图可知，氢气在A电极通入，因此A电极是负极，由于电解质是熔融的碳酸钾，而原电池中阴离子向负极移动，所以负极电极反应式为H₂－2e^－+ CO₃^2－ ＝CO₂ + H₂O。
（6）电解池中氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl－2e^－＝Cl₂↑，所以生成0.2mol氯气转移电子的物质的量是0.4mol。氧气在反应中得到4个电子，因此根据得失电子守恒可知消耗氧气的物质的量是0.4mol÷4＝0.1mol，在标准状况下的体积是2.24L。