Question

碳及其化合物有广泛的用途．
（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=+131.3kJ?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H₂O的平衡转化率的是

 

．（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）的焓变△H=

 

．
（3）CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为：

 

．
若用该电池提供的电能电解60mL NaCl溶液，设有0.01molCH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH=

 

．
（4）将一定量的CO（g）和H₂O（g）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：

温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所x需时间/min
	H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通过计算求出该反应的平衡常数（结果保留两位有效数字）

 

．
改变反应的某一条件，反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示）

 

．
（5）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨．合成氨反应原理为：N₂（g）+3H₂（g） 

一定条件

2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图．
不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图1．
请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为

 

．
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）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）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）依据平衡三段式列式计算出各物质的平衡浓度，结合平衡常数的表达式计算；
（5）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间少，说明反应速率增大，但平衡不移动，应加入催化剂；
②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小．

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）甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，负极电极反应为：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；若用该电池提供的电能电解60mL NaCl溶液，设有0.01molCH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，电子转移为0.06mol，电极氯化钠溶液溶液中减少氢离子0.06mol，增加氢氧根离子为0.06mol，c（OH^-）=

0.06mol

0.06L

=1mol/L，则电解结束后所得溶液的pH=14
故答案为：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；14；
（4）依据平衡三段式列式计算
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）   1.0     0.5       0       0
转化（mol/L）   0.2     0.2      0.2     0.2
平衡（mol/L）   0.8     0.3      0.2    0.2
K=

c(H2)c(CO2)

c(CO)c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8×0.3

=0.17，
故答案为：0.17；
（5）①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡时间少，说明反应速率增大，但平衡不移动，应加入催化剂，而压强、温度都可使平衡移动；
故答案为：使用催化剂；
②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小，则平衡浓度减小，图象为；
故答案为：

点评：本题考查较为综合，涉及原电池、电解质以及化学平衡问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握化学平衡常数的应用以及平衡移动的影响因素，难度中等．