Question

2．为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H₂O反应转化为绿色能源H₂．已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ•moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6KJ•moL^-1
H₂O （g）=H₂O（l）；△H=-44.0KJ•moL^-1
（1）表示氢气燃烧热的化学方程式中△H=-285.8kJ•moL^-1；
（2）写出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol．
（3）往 1L体积不变的容器中加入0.200mol CO和1.00mol H₂O（g），在t℃时反应并达到平衡，若该反应的化学平衡常数K=1（方程式中各物质前化学计量数为最简比），则t℃时CO的转化率为83.3%；反应达到平衡后，升高温度，此时平衡常数将变小（填“变大”、“不变”或“变小”），平衡将向逆 （填“正”或“逆”）方向移动．
（4）H₂是一种理想的绿色能源，可作燃料电池；若该氢氧燃料电池以KOH为电解质溶液，其负极的电极反应式是H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol、H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0KJ/mol来计算；
（2）利用2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol结合盖斯定律来写出CO和 H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式；
（3）根据化学平衡的三段法计算、平衡常数的计算来分析；
（4）氢气为负极，失去电子，在碱性电解质溶液中，负极生成水．

解答 解：（1）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol、2H₂O（g）═2H₂O（l）△H=-88.0KJ/mol，即2mol氢气燃烧生成液态水，放出的热量为483.6kJ+88kJ=571.6kJ，
则1mol氢气燃烧生成液态水时放出的热量为$\frac{571.6kJ}{2}$=285.8kJ，
故答案为：-285.8 kJ•moL^-1；
（2）由①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566KJ/mol、②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，根据盖斯定律可知$\frac{①-②}{2}$得CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），
△H=$\frac{-566kJ/mol-（-483.6kJ/mol）}{2}$=-41.2kJ/mol，即热化学反应方程式为CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol，
故答案为：CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol；
（3）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）
开始  0.2         1       0       0
转化    x        x       x        x
平衡 0.2-x       1-x     x        x
t℃时反应并达到平衡，若该反应的化学平衡常数K=1，则$\frac{x×x}{（0.2-x）×（1-x）}$=1，
解得x=$\frac{1}{6}$，
所以CO的转化率为$\frac{\frac{1}{6}}{0.2}$×100%=83.3%
该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，
故答案为：83.3%；变小；逆；
（4）氢气为负极，失去电子，在碱性电解质溶液中，负极生成水，则负极反应式为H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案为：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

点评 本题综合性较强，涉及热化学反应方程式的计算，化学平衡的计算及移动，原电池的电极反应，注重对高考热点的考查，题目难度中等．