Question

18．碳及其化合物有广泛的用途．
（1）反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1，达到平衡后，体积不变时，以下有利于提高H₂产率的措施是BC．
A．增加碳的用量　  B．升高温度   C．用CO吸收剂除去CO　　D．加入催化剂
（2）已知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1
则反应 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1．
（3）CO与H₂一定条件下反应生成甲醇（CH₃OH），可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
（4）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/min	2	4	7	9
n（H2O）/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

①其它条件不变，降低温度，达到新平衡前 v_（逆）＜ v_（正）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②该温度下，此反应的平衡常数K=$\frac{9}{25}$；
③其它条件不变，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”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度、减小压强、减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动；
（2）利用盖斯定律构造目标热化学方程式，反应热也进行相应的运算；
（3）依据原电池原理分析，燃料电池是燃料在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应，依据电解质溶液时酸性溶液书写电极反应；
（4）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=$\frac{生成物浓度的幂次方}{反应物浓度的幂次方}$；
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）A．增加碳的用量，浓度不变，平衡不移动，故错误；　                
B．升高温度，平衡正向移动，H₂产率增大，故正确；
C．用CO吸收剂除去CO，平衡正向移动，H₂产率增大，故正确；　　       
D．加入催化剂，平衡不移动，故错误；
故选：BC；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），△H=+131.3kJ•mol^-1，
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g），△H=+172.5kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①-②得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=131.3kJ•mol^-1-172.5kJ•mol^-1=-41.2kJ•mol^-1，
故答案为：-41.2kJ•mol^-1；
（3）甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，负极电极反应为：CH₃OH?6e-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O
故答案为：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
（4）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=$\frac{生成物浓度的幂次方}{反应物浓度的幂次方}$=$\frac{0.03mol/L×0.03mol/L}{0.05mol/L×0.05mol/L}$=$\frac{9}{25}$，故答案为：$\frac{9}{25}$；
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．