题目内容

9．碳及其化合物在工业生产中有广泛的用途．回答下列问题：
（1）C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1，以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H2的产率的是AD；（填序号）
A．升高温度　  B．增加碳的用量   C．加入催化剂　　D．用CO吸收剂除去CO
（2）又知，C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1，则CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的△H=-41.2kJ/mol；
（3）在一定温度下，将CO（g）和H2O（g）各0.16mol分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下数据：
t/min2479
n（H2O）/mol0.120.110.100.10
①其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v（逆）＜v（正） （填“＞”、“＜”、“=”）
②该温度下此反应的平衡常数K=0.36；
③其他条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H2O（g），平衡时CO的体积分数不变（填“增大”、“减小”、“不变”）．

分析 （1）达到平衡后，体积不变时，能提高H2O的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，反应是气体体积不变的吸热反应；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析得到；
（3）①正反应放热，降温时平衡正向移动；
②平衡常数表达式为K=$\frac{生成物平衡浓度的幂次方乘积}{反应物平衡浓度的幂次方乘积}$；
③反应前后气体体积不变，等比例加入反应物，平衡与原平衡等效．

解答 解：（1）达到平衡后，体积不变时，能提高H2O的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，反应是气体体积不变的吸热反应；
A．反应是吸热反应，升高温度平衡正向进行，反应速率增大，有利于提高H2O的平衡转化率，故A符合；
B．增加碳的用量，固体不改变化学平衡，水的转化率不变，故B不符合；   
C．加入催化剂改变化学反应速率，不改变化学平衡，水的转化率不变，故C不符合；　　
D．用CO吸收剂除去CO，平衡正向进行，水的转化率增大，故D符合；
故答案为：AD；
（2）①C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1，
②C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1，
依据热化学方程式和盖斯定律②-①得到，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），△H=-41.2kJ•mol-1；
故答案为：-41.2kJ•mol-1 ；
（3）①正反应放热，降温时平衡正向移动，v（正）＞v（逆），
故答案为：＜；
②CO和H2O反应了0.06mol，则CO2和H2生成了0.06mol，平衡时各物质的浓度为：反应物CO和H2O为0.05mol/L，生成物CO2和H2为0.03mol/L，平衡常数表达式为K=$\frac{生成物平衡浓度的幂次方乘积}{反应物平衡浓度的幂次方乘积}$=$\frac{0.03mol/L×0.03mol/L}{0.05mol/L×0.05mol/L}$=0.36，
故答案为：0.36；
③反应前后气体体积不变，与原平衡等比例加入反应物，平衡与原平衡等效，所以，平衡时各物质的浓度与原判断相同，
故答案为：不变．

点评 本题主要考查了平衡移动、盖斯定律应用、平衡常数的计算、等效平衡，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．下列说法正确的是（　　）
A．氮原子的质量就是氮的相对原子质量
B．氢氧化钠的摩尔质量是40 g
C．1mol H2SO4中含有1mol H2
D．氩气的摩尔质量在数值上等于它的相对原子质量
1．下列方法中，可制得Cl2的正确组合是（　　）
①MnO2和浓盐酸混合共热　  ②KMnO4和浓盐酸混合   ③NaClO和浓盐酸混合
④K2Cr2O7和浓盐酸混合      ⑤KClO3和浓盐酸混合．
A．①②B．②③④C．①④D．①②③④⑤
17．以NaCl等为原料制备KClO4的过程如下：
①在无隔膜、微酸性条件下，发生反应：NaCl+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO3+H2↑（未配平）
②在NaClO3溶液中加入KCl发生复分解反应，降温结晶，得KClO3．
③一定条件下反应：4KClO3=3KClO4+KCl，将产物分离得到KClO4．
（1）电解时，产生质量为2.13g NaClO3，同时得到H2的体积为1.344L（标准状况）．
（2）向NaClO3溶液中加入KCl能得到KClO3的原因是低温时，KClO3溶解度小，从溶液中结晶析出．
（3）该过程制得的KClO4样品中含少量KCl杂质，为测定产品纯度进行如下实验：
准确称取5.689g样品溶于水中，配成250mL溶液，从中取出25.00mL于锥形瓶中，加入适量葡萄糖，加热使ClO4-全部转化为Cl-（反应为：3KClO4+C6H12O6═6H2O+6CO2↑+3KCl），加入少量K2CrO4溶液作指示剂，用0.20mol/L AgNO3溶液进行滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积21.00mL．滴定达到终点时，产生砖红色Ag2CrO4沉淀．
①已知：Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（Ag2CrO4）=1.1×10-12，若c（CrO42-）=1.1×10-4mol/L，
则此时c（Cl-）=1.8×10-6mol/L．
②计算KClO4样品的纯度（请写出计算过程．）n（AgNO3）=0.2000mol•L-1×0.021L=0.0042mol，
n（KCl）总=n（AgNO3）=0.0042mol
n（KClO4）+n（KCl）=0.0042mol，
n（KClO4）×138.5g•mol-1+n（KCl）×74.5g•mol-1=0.56890g，
n（KClO4）=0.0040mol，
m（KClO4）=0.004mol×138.5g•mol-1=0.554g，250ml溶液中m（KClO4）=5.54g
KClO4样品的纯度=$\frac{5.54g}{5.689g}$×100%=97.3%．
4．已知X、Y、Z、W四种元素分别是元素周期表中三个连续短周期的元素，且原子序数依次增大．X、W同主族，Y、Z为同周期的相邻元素．W原子的质子数等于Y、Z 原子的最外层电子数之和．Z原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，试推断：
（1）上述元素两两形成的化合物中，溶于水显碱性的气态氢化物的电子式为，含有离子键和非极性共价键的化合物的电子式为；含有极性共价键和非极性共价键的化合物的电子式为．
（2）由X、Y、Z所形成的常见离子化合物是NH4NO3（写化学式），该化合物与W的最高价氧化物对应水化物的浓溶液加热时反应的离子方程式为NH4++OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O．
14．氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池．
（1）已知：
2CH3OH（1）+3O2（G）═2CO2（G）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ•mol-1
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ•mol-1
H2O（g）═H2O（1）△H3=-44.0kJ
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．
（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于下列反应：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H＞O
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a．则T1＞T2 （填“＜”、“＞”或“=“，下同）；A、B、C三点处对应平衡常数（KAKBKC）的大小关系为KA=KB＞KC；
②100℃时，将1molCH4和2molH2O通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是ad（填序号）．
a．容器的压强恒定
b．单位时间内消耗0.1mol CH4同时生成0.3molH2
c．容器内气体密度恒定
d．3v正（CH4）=v逆（H2）
③如果达到平衡时CH4的转化率为0.5，则100℃时该反应的平衡常数K=2.25．
1．氢气是未来最理想的能源，科学家已研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O$\frac{\underline{\;激光\;}}{TiO_{2}}$2H2↑+O2↑．试回答下列问题：
（1）分解海水的反应属于吸热反应（填“放热”或“吸热”）．
（2）燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能，是一种很有前途的能源利用方式．某种氢氧燃料电池是用20%KOH溶液作电解质，正极反应为：O2+4e-+2H2O═4OH-，则电池供电的负极反应为：2H2+4OH--4e-═4H2O（或H2+2OH--2e-═2H2O）．供电过程中，溶液的PH减小（填“增大”或“减小”）
（3）科学家最近研究出一种环保，安全的储氢方法，其原理可表示为：NaHCO3+H2 $?_{释氢}^{储氢}$HCOONa+H2O下列有关说法正确的是C．
A．储氢、释氢过程均无能量变化
B．储氢过程中，NaHCO3被氧化
C．NaHCO3具有离子键和共价键
D．释氢过程中，每消耗0.1mol H2O放出2.24L的H2．
18．向含有AgI的饱和溶液中，分别进行如下操作：
（1）加入固体AgNO3，则c（I-）减小
（2）若改加更多的AgI固体，则c（Ag+）不变
（3）若改加AgBr固体，则c（I-）减小．
19．数十年来，化学工作者对碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果．如利用CO2和CH4重整可制合成气（主要成分为CO、H2），已知重整过程中部分反应的热化学方程式为：
I、CH4（g）═C（s）+2H2（g）△H=+75.0kJ•mol-1
II、CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=+41.0kJ•mol-1
III、CO（g）+H2（g）═C（s）+H2O（g）△H=-131.0kJ•mol-1
（1）反应CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）的△H=+247kJ•mol-1．
（2）固定n（CO2）=n（CH4），改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图甲．
                                     ①同温度下CO2的平衡转化率大于（填“大于”或“小于”）CH4的平衡转化率，其原因是CO2发生了其他副反应．
②高温下进行该反应时常会因反应I生成“积碳”（碳单质），造成催化剂中毒，高温下反应I能自发进行的原因是△S＞0．
（3）一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图乙所示，该反应的化学方程式为CO2+4H2CH4+2H2O．
（4）CO常用于工业冶炼金属，如图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg[c（CO）/c（CO2）]与温度（t）的关系曲线图．下列说法正确的是BC．

A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和
CO接触的时间，减少尾气中CO的含量
B．CO不适宜用于工业冶炼金属铬（Cr）
C．工业冶炼金属铜（Cu）时较低的温度有利于
提高CO的利用率
D．CO还原PbO2的反应△H＞0
（5）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb（CO2的载体）为阴极，KHCO3溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO2同时产生O2和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO2$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2CO+O2，则其阳极的电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O．

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