题目内容
随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张面临着越来越严重的问题，煤经过化学加工可转化为气体或液体以及各种化工产品，从而提高了煤的利用率．（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ?mol-1
①该反应的平衡常数表达式为
②下列措施中，不能提高碳的转化率的是
a．容器的体积不变，增加水蒸气的物质的量 b．缩小容器的体积，增大压强
c．及时将水煤气从容器中移走 d．其他条件不变，升高温度
③又知C（s）+CO2 （g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol-1
则CO（g）+H2O（g）?CO2 （g）+H2（g）的焓变（△H）为
（2）CO和H2在一定条件下可反应生成甲醇，CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．甲醇作为一种可再生能源燃料，可用于燃料电池．如图是甲醇燃料电池的原理示意图：
①a处通入的是
②该电池正极反应式为
③若用该电池提供的电能电解600ml 0.2mol?L-1NaCl溶液，设有0.01mol CH3OH完全放电，且电解产生的Cl2全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解时阴极反应式为
考点：化学平衡常数的含义,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题：化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）①依据化学方程式和平衡常数概念书写表达式；
②C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ?mol-1，反应是气体体积增大的吸热反应，不能提高碳的转化率说明平衡不能正向进行；
a．容器的体积不变，增加水蒸气的物质的量，平衡正向进行；
b．缩小容器的体积，增大压强，平衡逆向进行；
c．及时将水煤气从容器中移走，平衡正向进行；
d．其他条件不变，升高温度，平衡正向进行；
③依据热化学方程式计算得到所需热化学方程式；
（2）①图象分析电子流向可知a端为负极失电子发生氧化反应，b端为正极得到电子发生还原反应，阳离子移向正极，电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原电池中电子从负极经外电路流向正极，由图可知，左侧电极流出电子，为负极，发生氧化反应，所以，a处通入甲醇；
②正极反应是氧气得到电子发生还原反应；
③计算出0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量，根据电解氯化钠溶液原理，可知电解生成氢氧化钠为电解过程转移的电子的物质的量，利用Kw求出H+浓度，再利用pH=-logc（H+）计算，分析电解后溶液中离子物质的量和溶液中电荷守恒计算得到；
②C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ?mol-1，反应是气体体积增大的吸热反应，不能提高碳的转化率说明平衡不能正向进行；
a．容器的体积不变，增加水蒸气的物质的量，平衡正向进行；
b．缩小容器的体积，增大压强，平衡逆向进行；
c．及时将水煤气从容器中移走，平衡正向进行；
d．其他条件不变，升高温度，平衡正向进行；
③依据热化学方程式计算得到所需热化学方程式；
（2）①图象分析电子流向可知a端为负极失电子发生氧化反应，b端为正极得到电子发生还原反应，阳离子移向正极，电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原电池中电子从负极经外电路流向正极，由图可知，左侧电极流出电子，为负极，发生氧化反应，所以，a处通入甲醇；
②正极反应是氧气得到电子发生还原反应；
③计算出0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量，根据电解氯化钠溶液原理，可知电解生成氢氧化钠为电解过程转移的电子的物质的量，利用Kw求出H+浓度，再利用pH=-logc（H+）计算，分析电解后溶液中离子物质的量和溶液中电荷守恒计算得到；
解答：
解：（1）①C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.5kJ?mol-1，依据化学方程式和平衡常数概念书写表达式K=
；
故答案为：
；
②a、容器的容积不变，增加水蒸汽的物质的量，水蒸汽的浓度增大，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故a正确；
b、缩小容器的容积，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，碳的转化率降低，故b错误；
c、及时将水煤气从容器中移走，生成物的浓度降低，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故c正确；
d、该反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，向吸热方向移动，即平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故d正确；
故选：b；
③已知反应：①C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；△H=131.5kJ?mol-1
②C（s）+CO2（g）?2CO（g）；△H=172.5kJ?mol-1
依据盖斯定律计算①-②得到，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；△H=-41kJ?mol-1
答案为：-41kJ?mol-1；
（2））①电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原电池中电子从负极经外电路流向正极，由图可知，左侧电极流出电子，为负极，发生氧化反应，所以，a处通入甲醇，甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路通过质子交换膜到达另一极与氧气反应．所以H+的移动方向为从左到右；
故答案为：甲醇；左；右；
②H+与氧气在正极发生还原反应，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O．
故答案为：4H++O2+4e-=2H2O；
③0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量为0.01mol×[4-（-2）]=0.06mol，根据电解氯化钠溶液原理，正极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，可知溶液中n（OH-）=0.06mol，所以c（OH-）=
=0.1mol/L，所以c（H+）
=
=10-13，pH=-logc（H+）=-log（10-13）=13；电解后溶液中氯化钠中氯离子剩余0.6L×0.2mol?L-1-0.06mol=0.06mol，钠离子剩余0.12mol，若向电解后的溶液加入适量的醋酸至溶液的pH恰好等于7，溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa，溶液中存在电荷守恒，c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（CH3COO-）+c（Cl-），c（Na+）=c（CH3COO-）+c（Cl-），c（Na+）：c（CH3COO-）=2：1；
故答案为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，13，2：1；
| c(CO)c(H2) |
| c(H2O) |
故答案为：
| c(CO)c(H2) |
| c(H2O) |
②a、容器的容积不变，增加水蒸汽的物质的量，水蒸汽的浓度增大，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故a正确；
b、缩小容器的容积，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，碳的转化率降低，故b错误；
c、及时将水煤气从容器中移走，生成物的浓度降低，平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故c正确；
d、该反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，向吸热方向移动，即平衡向正反应移动，碳的转化率提高，故d正确；
故选：b；
③已知反应：①C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；△H=131.5kJ?mol-1
②C（s）+CO2（g）?2CO（g）；△H=172.5kJ?mol-1
依据盖斯定律计算①-②得到，CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；△H=-41kJ?mol-1
答案为：-41kJ?mol-1；
（2））①电池总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，原电池中电子从负极经外电路流向正极，由图可知，左侧电极流出电子，为负极，发生氧化反应，所以，a处通入甲醇，甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路通过质子交换膜到达另一极与氧气反应．所以H+的移动方向为从左到右；
故答案为：甲醇；左；右；
②H+与氧气在正极发生还原反应，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O．
故答案为：4H++O2+4e-=2H2O；
③0.01molCH3OH完全放电转移的电子的物质的量为0.01mol×[4-（-2）]=0.06mol，根据电解氯化钠溶液原理，正极反应式为2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，可知溶液中n（OH-）=0.06mol，所以c（OH-）=
| 0.06mol |
| 0.6L |
| kw |
| c(OH-) |
| 10-14 |
| 0.1 |
故答案为：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，13，2：1；
点评：本题综合性较大，涉及反应热、化学平衡、原电池、电解、pH值计算等，题目难度中等，注意利用盖斯定律计算反应热．
练习册系列答案
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