题目内容
一氧化碳在工业生产中有广泛的用途，工业生产中接触CO的作用不下70种，请回答下列与CO有关的问题：
（1）有的化工厂将CO与水蒸△H气在高温下反应得到氢气，其反应式为：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），查得该反应的有关资料如下表所示：
①该反应的 0（填“＞”、“=”、“＜”）；
②800℃时，在一容积固定的密闭容器中发生该反应，测得容器内各物质的浓度随时间的变化如下表所示：
上表中c为 ，3min时是否达到平衡 （填“是”或“否”）；
③在密闭容器中，浓度均为0.400mol?L-1的CO（g）、H2O（g）的混合气体在500℃时发生反应，达到平衡时的CO转化率为 ．
（2）工业上用CO合成甲醇的反应式为CO（g）+2H2（g）?CH2OH（g），甲醇可用做燃料电池，其电池的工作原理如图所示：
①请写出X电极的电极反应式： ；
②当电路中有3mole-转移时，电池负极区中n（H+）的变化量为 ．
（3）已知：①3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ?mol-1；
②FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ?mol-1；
③Fe3O4（s）+C0（g）=3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ?mol-1．
写出炼钢生产过程中，氧化铁与一氧化碳反应生成铁的热化学方程式： ．
（4）转炉炼钢尾气中CO体积分数达58%～70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO2生成保险粉（Na2S2O4），试写出甲酸钠和氢氧化钠（过量）混合溶液与CO2生成保险粉的化学方程式： ．
（1）有的化工厂将CO与水蒸△H气在高温下反应得到氢气，其反应式为：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），查得该反应的有关资料如下表所示：
| 温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
| 平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
②800℃时，在一容积固定的密闭容器中发生该反应，测得容器内各物质的浓度随时间的变化如下表所示：
| t/min | CO（g）/（mol?L-1） | H2O（g）/（mol?L-1） | CO2（g）/（mol?L-1） | H2（g）/（mol?L-1） |
| 0 | 0.20 | 0.3 | 0 | 0 |
| 3 | 0.08 | 0.18 | c | c |
③在密闭容器中，浓度均为0.400mol?L-1的CO（g）、H2O（g）的混合气体在500℃时发生反应，达到平衡时的CO转化率为
（2）工业上用CO合成甲醇的反应式为CO（g）+2H2（g）?CH2OH（g），甲醇可用做燃料电池，其电池的工作原理如图所示：
①请写出X电极的电极反应式：
②当电路中有3mole-转移时，电池负极区中n（H+）的变化量为
（3）已知：①3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ?mol-1；
②FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ?mol-1；
③Fe3O4（s）+C0（g）=3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ?mol-1．
写出炼钢生产过程中，氧化铁与一氧化碳反应生成铁的热化学方程式：
（4）转炉炼钢尾气中CO体积分数达58%～70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO2生成保险粉（Na2S2O4），试写出甲酸钠和氢氧化钠（过量）混合溶液与CO2生成保险粉的化学方程式：
考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池
专题：实验题,化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题
分析：（1）①根据题中给出的化学反应方程式，表中的平衡常数值，利用平衡常数随温度的变化，判断平衡的移动，判断反应的热效应；
②利用化学平衡常数的计算在本题中的应用，判断反应是否到达平衡状态，并求平衡浓度；
③根据转化率的概念，已反应的物质的浓度与该物质总浓度的比值的百分含量，结合化学平衡的计算解决；
（2）①此题是一个甲醇燃料电池，根据原电池电极的反应特点负极失电子，正极得电子，以及题中的信息，氢离子的移动方向或电子的移动方向，判断出X电极为负极，甲醇失电子故得出答案；
②根据原电池中，内外电路中转移的电子的量相等判断．③根据盖斯定律的概念，一个化学反应无论几步完成，其热效应与一步完成时的热效应相同，结合题中信息解决；
（4）根据书写化学方程式的依据，反应时原子的种类和数量不变，结合题中告诉的信息，已知的反应物甲酸钠、二氧化硫、氢氧化钠，生成物有保险粉，反应时有化合价的变化，结合氧化还原反应中得失电子相等解决．
②利用化学平衡常数的计算在本题中的应用，判断反应是否到达平衡状态，并求平衡浓度；
③根据转化率的概念，已反应的物质的浓度与该物质总浓度的比值的百分含量，结合化学平衡的计算解决；
（2）①此题是一个甲醇燃料电池，根据原电池电极的反应特点负极失电子，正极得电子，以及题中的信息，氢离子的移动方向或电子的移动方向，判断出X电极为负极，甲醇失电子故得出答案；
②根据原电池中，内外电路中转移的电子的量相等判断．③根据盖斯定律的概念，一个化学反应无论几步完成，其热效应与一步完成时的热效应相同，结合题中信息解决；
（4）根据书写化学方程式的依据，反应时原子的种类和数量不变，结合题中告诉的信息，已知的反应物甲酸钠、二氧化硫、氢氧化钠，生成物有保险粉，反应时有化合价的变化，结合氧化还原反应中得失电子相等解决．
解答：
解：（1）①根据CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），其平衡常数表达式为：K=
，结合题中的信息，温度升高，K值减小，说明温度升高时，平衡向逆反应方向移动．因此该反应的正反应为放热反应，故答案为：＜；
②800℃时，反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的平衡常数为1，根据化学平衡的计算，则有：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
初始浓度（mol?L-1） 0.2 0.3 0 0
转化浓度（mol?L-1） c c c c
3min时的浓度（mol?L-1） （0.2-c） （0.3-c） c c
K=
=
=1
c2=c2-0.5c+0.06
c=0.12，
3min时，CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为：0.08mol?L-1、0.18mol?L-1、0.12mol?L-1、0.12mol?L-1，
将这些浓度值带入平衡常数表达式中得：K=
=
=1，即为平衡状态，
故答案为：0.12；是；
③设500℃时0.400mol?L-1的CO（g）、H2O（g）的混合气体反应达到平衡时，有x400mol?L-1CO反应，则有：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
初始浓度（mol?L-1） 0.4 0.4 0 0
转化浓度（mol?L-1） x x x x
平衡浓度（mol?L-1） （0.4-x） （0.4-x） x x
K=
=
=9
解得：x=0.3mol?L-1
所以CO的转化率为：
×100%=75%，
故答案为：75%；
（2）①甲醇燃料电池中，根据外电路中电子由X极流向Y极，所以，X极是负极，Y极为正极，还原剂在负极失电子，此题中失电子的物质是甲醇，
故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；
②原电池中，内外电路中转移的电子的量相等．由于H+带一个单位的正电荷，所以外电路中转移1mol电子，内电路中转移1molH+，即当转移3mol电子时，内电路中转移3molH+离子，故H+的变化量为0，
故答案为：0；
（3）根据盖斯定律，将方程式①+6×②+3×③得出：
Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ?mol-1
故答案为：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ?mol-1；
（4）根据题中给出的信息，利用化学反应时原子的种类和数量不变，反应物有甲酸钠、氢氧化钠（过量）和SO2，生成物有保险粉（Na2S2O4），生成物中有Na、S、O三种元素，缺少C、H两种元素，结合反应类型，SO2中S的化合价为+4价，Na2S2O4中S的化合价位+3价，化合价降低，而Na、O、H的化合价不变，
HCOONa中，C的化合价为+2价，因此，根据氧化还原反应中得失电子相等，C失电子变成+4价，即得出反应方程式：HCOONa+3NaOH+2SO2=Na2S2O4+Na2CO3+2H2O，
故答案为：HCOONa+3NaOH+2SO2=Na2S2O4+Na2CO3+2H2O．
| c(CO2)?c(H2) |
| c(CO)?c(H2O) |
②800℃时，反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的平衡常数为1，根据化学平衡的计算，则有：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
初始浓度（mol?L-1） 0.2 0.3 0 0
转化浓度（mol?L-1） c c c c
3min时的浓度（mol?L-1） （0.2-c） （0.3-c） c c
K=
| c(CO2)?c(H2) |
| c(CO)?c(H2O) |
| c?c |
| (0.2-c)?(0.3-c) |
c2=c2-0.5c+0.06
c=0.12，
3min时，CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为：0.08mol?L-1、0.18mol?L-1、0.12mol?L-1、0.12mol?L-1，
将这些浓度值带入平衡常数表达式中得：K=
| c(CO2)?c(H2) |
| c(CO)?c(H2O) |
| 0.12?0.12 |
| 0.08?0.18 |
故答案为：0.12；是；
③设500℃时0.400mol?L-1的CO（g）、H2O（g）的混合气体反应达到平衡时，有x400mol?L-1CO反应，则有：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
初始浓度（mol?L-1） 0.4 0.4 0 0
转化浓度（mol?L-1） x x x x
平衡浓度（mol?L-1） （0.4-x） （0.4-x） x x
K=
| c(CO2)?c(H2) |
| c(CO)?c(H2O) |
| x?x |
| (0.4-x)?(0.4-x) |
解得：x=0.3mol?L-1
所以CO的转化率为：
| 0.3molL- |
| 0.4molL- |
故答案为：75%；
（2）①甲醇燃料电池中，根据外电路中电子由X极流向Y极，所以，X极是负极，Y极为正极，还原剂在负极失电子，此题中失电子的物质是甲醇，
故答案为：CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；
②原电池中，内外电路中转移的电子的量相等．由于H+带一个单位的正电荷，所以外电路中转移1mol电子，内电路中转移1molH+，即当转移3mol电子时，内电路中转移3molH+离子，故H+的变化量为0，
故答案为：0；
（3）根据盖斯定律，将方程式①+6×②+3×③得出：
Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ?mol-1
故答案为：Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ?mol-1；
（4）根据题中给出的信息，利用化学反应时原子的种类和数量不变，反应物有甲酸钠、氢氧化钠（过量）和SO2，生成物有保险粉（Na2S2O4），生成物中有Na、S、O三种元素，缺少C、H两种元素，结合反应类型，SO2中S的化合价为+4价，Na2S2O4中S的化合价位+3价，化合价降低，而Na、O、H的化合价不变，
HCOONa中，C的化合价为+2价，因此，根据氧化还原反应中得失电子相等，C失电子变成+4价，即得出反应方程式：HCOONa+3NaOH+2SO2=Na2S2O4+Na2CO3+2H2O，
故答案为：HCOONa+3NaOH+2SO2=Na2S2O4+Na2CO3+2H2O．
点评：本题是一道很好的题，综合考查化学平衡的知识，原电池，盖斯定律等知识，分析面较广，考查的知识面也较广，系统的考查了学生知识的综合应用能力，对提高学生的分析解决问题的能力有很大的帮助．
练习册系列答案
期末好成绩系列答案
99加1领先期末特训卷系列答案
百强名校期末冲刺100分系列答案
好成绩1加1期末冲刺100分系列答案
金状元绩优好卷系列答案
相关题目
下列反应属于氧化还原反应的是（ ）
| A、NH3+HCl=NH4Cl | ||||
B、CuO+H2
| ||||
C、CaCO3
| ||||
| D、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O |
已知：在一定温度下，微溶电解质Ca（OH）2在饱和溶液中建立沉淀-溶解平衡：Ca（OH）2（固）?Ca2++2OH-溶度积常数Ksp=[Ca2+][OH-]2．冬天许多马路两旁的树干都均匀整齐地涂抹了石灰水，下列有关说法不正确的是（ ）
| A、饱和石灰水中加入生石灰，若保持温度不变，则溶液中Ca2+的物质的量不变 |
| B、升高饱和石灰水的温度时，Ca（OH）2溶度积常数Ksp减小 |
| C、饱和石灰水中加入生石灰，若保持温度不变，则pH不变 |
| D、向饱和石灰水中加入浓CaCl2溶液会有Ca（OH）2沉淀析出 |
某温度下HF的电离常数Ka=3.3×10-4 mol/L，CaF2的溶度积常数Ksp=1.46×10-10（mol/L）3．在该温度下取浓度为0.31mol/L的HF与浓度为0.002mol/L的CaCl2溶液等体积混合．下列说法正确的是（ ）
| A、该温度下，0.31 mol?L HF溶液的pH=2 |
| B、升高温度或增大浓度，HF的电离平衡常数都将增大 |
| C、两溶液混合后不会产生沉淀 |
| D、向饱和的CaF2溶液中加水后，c（Ca2+）一定比加水前减小 |
概念是学习化学的基础，每个概念都有其特定内涵和外延．下列对概念判断的标准中正确的是（ ）
| A、置换反应：产物中是否有单质 |
| B、强电解质：溶液导电能力强 |
| C、分散系种类：分散质粒子直径大小 |
| D、同分异构体：相对分子质量相同 |
用NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（ ）
| A、0.1molCl2参加反应，转移的电子数一定为0.2NA |
| B、0.1molO2参加反应，转移的电子数一定为0.4NA |
| C、0.1molAl参加反应，转移的电子数一定为0.3NA |
| D、0.1molFe参加反应，转移的电子数一定为0.2NA |