Question

碳及其化合物應用廣泛．
I．工業(yè)上利用CO和水在沸石分子篩表面反應制氫氣，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
（1）向 1L恒容密閉容器中注入CO和H₂O（g），830°C時，測得部分數(shù)據如下表．

t/min	0	1	2	3	4	5
n（CO）/mol	0.200	0.160	0.125	0.099	0.080	0.080
n（H2O）/mol	0.300	0.260	0.225	0.199	0.180	0.180

則該溫度下反應的平衡常數(shù)K=

 

（2）相同條件下，向 1L恒容密閉容器中，同時注入1molCO、1molH₂O（g）、2molCO₂和2molH₂，此時v（正）

 

　v（逆）（填“＞”“=”或“＜”）；
II．已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-141kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-484kJ?mol^-1
CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-726kJ?mol^-1
（3）利用CO、H₂化合制得液態(tài)甲醇的熱化學方程式為

 

Ⅲ．一種新型氫氧燃料電池工作原理如圖所示．
（4）寫出電極A的電極反應式

 

放電過程中，溶液中的CO₃^2-將移向電極

 

（填A或B）
（5）以上述電池電解飽和食鹽水，若生成0.2mol Cl₂，則至少需通入O₂的體積為

 

L（標準狀況）

Answer 1

考點：用化學平衡常數(shù)進行計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）圖表數(shù)據分析，反應在4min達到平衡，依據平衡常數(shù)概念計算，用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物的平衡濃度的冪次方乘積計算得到；
（2）依據反應的濃度商計算和該溫度的平衡常數(shù)比較分析判斷反應進行的方向；
（3）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需讓熱學方程式；
（4）分析裝置圖是氫氧燃料電池，電解質為碳酸鉀熔融鹽，傳導離子為碳酸根離子；依據原電池原理可知電極A為負極，氫氣失電子在堿溶液中生成水，B為正極氧氣得到電子生成氫氧根離子；
（5）依據原電池和電解池中電極反應和電子守恒得到物質的定量關系進行計算．

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據，4min達到平衡狀態(tài)，
                CO（g）+H₂O（g）

沸石分子篩  .

CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol/L） 0.2      0.3                 0       0
變化量（mol/L） 0.12     0.12                0.12    0.12
平衡量（mol/L） 0.08     0.18                0.12    0.12
K=

0.12×0.12

0.08×0.18

=1，故答案為：1；
（2）相同條件下，向1L恒容密閉容器中，同時注人1mol CO、1mol H₂O（g），2mol CO₂和2mol H₂，濃度商Q=

2×2

1×1

=4＞K=1，反應逆向進行，此時v（正 ）＜v（逆），
故答案為：＜；
（3）已知CO（g）+

1

2

O₂（g）?CO₂（g）△H=-141kJ?mol^-1 ①
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-484kJ?mol^-1 ②
CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H_l=-726kJ?mol^-1 ③
依據蓋斯定律①+②-③得到CO、H₂化合制得液態(tài)甲醇的熱化學方程式：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=+101 kJ/mol，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=+101 kJ/mol；
（4）裝置圖是氫氧燃料電池，電解質為碳酸鉀熔融鹽，傳導離子為碳酸根離子；依據原電池原理可知電極A為負極，氫氣失電子在堿溶液中生成水，A電極反應為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；B為正極氧氣得到電子生成氫氧根離子O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，CO₃^2-在A極放電，CO₃^2-移向A極，
故答案為：H₂-2e^-+CO₃^2-=CO₂+H₂O；A；
（5）電池電解飽和食鹽水，陽極生成0.2mol Cl₂，電極反應2Cl^--2e^-=CL₂↑，原電池中B為正極氧氣得到電子生成氫氧根離子O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依據電子守恒得到氯氣和氧氣的定量關系：2CL₂～O₂ ，生成氧氣0.1mol，則至少需通人O₂的體積標準狀況下為2.24L，
故答案為：2.24．

點評：本題考查了化學平衡常數(shù)概念、原電池電極反應、電解池電子守恒的計算、原子結構的分析判斷，化學平衡影響因素和計算的理解應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．