Question

（14分）煤是一種重要的化工原料，人們將利用煤制取的水煤氣、焦炭、甲醚等廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

（1）已知:

①C(s) ＋ H2O(g) === CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1

②CO2(g) ＋ H2(g) === CO(g) ＋ H2O(g) ΔH＝+41.3 kJ·mol－1

則碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為 。

該反應(yīng)在 （填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下有利于正向自發(fā)進(jìn)行。

（2）有人利用炭還原法處理氮氧化物，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在T1℃時(shí)，不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下表所示：

時(shí)間(min) 濃度（mol·L-1 ）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①10～20min內(nèi)，N2的平均反應(yīng)速率v(N2)＝ 。

②30 min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是 (填字母序號(hào))。

A．通入一定量的NO B．加入一定量的活性炭

C．加入合適的催化劑 D．適當(dāng)縮小容器的體積

（3）研究表明：反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

若反應(yīng)在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H2O的濃度均為0.020 mol·L-1，在該條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為 。

（4）用CO做燃料電池電解CuSO4溶液、FeCl3和FeCl2混合液的示意圖如圖1所示，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。

①乙中A極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________________。

②丙裝置溶液中金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖2所示，則圖中③線表示的是________（填離子符號(hào)）的變化；反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽(yáng)離子恰好完全沉淀，需要________ mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液。

Answer 1

（1）C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g) ⊿H= + 90.0 kJ·mol－1 高溫

（2）①0.00015 mol/（L·S）或0.009 mol /（L·min） ②AD

（3）75%

（4）① 2.24L ②Cu2＋ 280

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，①-②得C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g) ⊿H= + 90.0 kJ·mol－1，該反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng)，根據(jù)△H-T△S<0可判斷在高溫下有利于正向自發(fā)進(jìn)行。

（2）①根據(jù)圖表信息，10～20min內(nèi)，生成氮?dú)?.25-0.16=0.09mol/L, N2的平均反應(yīng)速率v(N2)＝0.09mol/L÷10min=0.009 mol /（L·min）,②30 min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡,各物質(zhì)的濃度等量的增大，但沒有改變平衡，由于該反應(yīng)是氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)，所以是改變壓強(qiáng)所致，所以改變的條件可能是A．通入一定量的NO或D．適當(dāng)縮小容器的體積，B．活性炭是固體，加入一定量的活性炭，不影響化學(xué)反應(yīng)速率，也不影響平衡，C．加入合適的催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變平衡，也不會(huì)影響體積，選AD。

（3） CO(g) + H2O(g) H2(g)+CO2(g)

起始濃度0.020 0.020 0 0

變化濃度 n n n n

平衡濃度0.020-n 0.020-n n n

(n×n)÷(0.020-n )( 0.020-n ) =K=9 解得n=0.015

在該條件下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為(0.015/0.020)×100%=75%

(4)①用CO做燃料電池電解CuSO4溶液，CO作負(fù)極，氧氣作正極，則A是陽(yáng)極，B是陰極，設(shè)陽(yáng)極生成氣體x mol，電極反應(yīng)為，陽(yáng)極：4OH－-4e－=2H2O+O2↑、陰極：Cu2＋+2e－=Cu 2H＋+2e－=H2↑

4x x 0.1 0.2 2x x

2x+0.2=4x x=0.1 則乙中A極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。

②參照?qǐng)D像中與電子的關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)圖中③線表示的是Cu2＋的變化，參照?qǐng)D像中與電子的關(guān)系，②線與電子關(guān)系是1:1，可以推出是Fe2+，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，溶液中陽(yáng)離子有Cu2+ 0.2mol, Fe2+ 0.5mol，要使金屬陽(yáng)離子恰好完全沉淀，共需要OH- 1.4mol,溶液體積為1.4/5=0.28L=280mL。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，電解的應(yīng)用等知識(shí)。