Question

碳及其化合物应用广泛．
I．工业上利用CO和水在沸石分子筛表面反应制氢气，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）向 1L恒容密闭容器中注入CO和H₂O（g），830°C时，测得部分数据如下表．

t/min	0	1	2	3	4	5
n（CO）/mol	0.200	0.160	0.125	0.099	0.080	0.080
n（H2O）/mol	0.300	0.260	0.225	0.199	0.180	0.180

则该温度下反应的平衡常数K=

 

（2）相同条件下，向 1L恒容密闭容器中，同时注入1molCO、1molH₂O（g）、2molCO₂和2molH₂，此时v（正）

 

　v（逆）（填“＞”“=”或“＜”）；
II．已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-141kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-484kJ?mol^-1
CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-726kJ?mol^-1
（3）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图所示．
（4）写出电极A的电极反应式

 

放电过程中，溶液中的CO₃^2-将移向电极

 

（填A或B）
（5）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mol Cl₂，则至少需通入O₂的体积为

 

L（标准状况）

Answer 1

考点：用化学平衡常数进行计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）图表数据分析，反应在4min达到平衡，依据平衡常数概念计算，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物的平衡浓度的幂次方乘积计算得到；
（2）依据反应的浓度商计算和该温度的平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让热学方程式；
（4）分析装置图是氢氧燃料电池，电解质为碳酸钾熔融盐，传导离子为碳酸根离子；依据原电池原理可知电极A为负极，氢气失电子在碱溶液中生成水，B为正极氧气得到电子生成氢氧根离子；
（5）依据原电池和电解池中电极反应和电子守恒得到物质的定量关系进行计算．

解答： 解：（1）分析图表数据，4min达到平衡状态，
                CO（g）+H₂O（g）

沸石分子筛  .

CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0.2      0.3                 0       0
变化量（mol/L） 0.12     0.12                0.12    0.12
平衡量（mol/L） 0.08     0.18                0.12    0.12
K=

0.12×0.12

0.08×0.18

=1，故答案为：1；
（2）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注人1mol CO、1mol H₂O（g），2mol CO₂和2mol H₂，浓度商Q=

2×2

1×1

=4＞K=1，反应逆向进行，此时v（正 ）＜v（逆），
故答案为：＜；
（3）已知CO（g）+

1

2

O₂（g）?CO₂（g）△H=-141kJ?mol^-1 ①
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-484kJ?mol^-1 ②
CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H_l=-726kJ?mol^-1 ③
依据盖斯定律①+②-③得到CO、H₂化合制得液态甲醇的热化学方程式：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=+101 kJ/mol，
故答案为：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=+101 kJ/mol；
（4）装置图是氢氧燃料电池，电解质为碳酸钾熔融盐，传导离子为碳酸根离子；依据原电池原理可知电极A为负极，氢气失电子在碱溶液中生成水，A电极反应为：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；B为正极氧气得到电子生成氢氧根离子O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，CO₃^2-在A极放电，CO₃^2-移向A极，
故答案为：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；A；
（5）电池电解饱和食盐水，阳极生成0.2mol Cl₂，电极反应2Cl^--2e^-=CL₂↑，原电池中B为正极氧气得到电子生成氢氧根离子O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依据电子守恒得到氯气和氧气的定量关系：2CL₂～O₂ ，生成氧气0.1mol，则至少需通人O₂的体积标准状况下为2.24L，
故答案为：2.24．

点评：本题考查了化学平衡常数概念、原电池电极反应、电解池电子守恒的计算、原子结构的分析判断，化学平衡影响因素和计算的理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．