Question

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過(guò)程．
（1）在煤的氣化反應(yīng)器中發(fā)生如下幾種反應(yīng)：
C（s）十H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-394kJ/mol
CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ/mol
則CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=

 

（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），得到如表三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	5
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①實(shí)驗(yàn)l中以 CO₂表示的反應(yīng)速率為

 

．
②在900℃時(shí)，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

③若其它條件不變向?qū)嶒?yàn)

 

混合物中再加入0.4mol H₂O和0.4mol CO₂，達(dá)到新平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率將

 

（變大、變小、不變）
（3）將標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mLCO 200mL 0.1mol/L KOH溶液中，充分反應(yīng)后得到溶液X，若不考慮溶液體積的變化，下列有關(guān)X的敘述不正確的是

 

A、c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
B、該溶液中，c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
C、該溶液中，水電離出的c（OH^-）大于水電離出的c（H⁺）
（4）如圖，以CO和O₂為原料，用KOH作電解質(zhì)組成燃料電，則該電池負(fù)極的反應(yīng)式為

 

．
若將該電池作電源，以石墨為電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)產(chǎn)生時(shí)0.64gCu，理論上至少需要消耗標(biāo)況下的CO氣體

 

mL．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的計(jì)算,離子濃度大小的比較

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
②根據(jù)三行式進(jìn)行計(jì)算；
③根據(jù)Qc和K的關(guān)系確定反應(yīng)的方向，進(jìn)而確定轉(zhuǎn)化率的變化；
（3）將標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL即0.01molCO₂通入200mL 0.1mol/L 即0.02molKOH溶液中，恰好完全反應(yīng)，得到的是碳酸鉀溶液，據(jù)此確定離子濃度之間的關(guān)系；
（4）依據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合電極反應(yīng)和電池反應(yīng)綜合計(jì)算書(shū)寫(xiě)．

解答： 解：（1）C（s）十H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ/mol①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-394kJ/mol ②
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ/mol ③
將方程式2③-②+①得CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=2×（-283kJ/mol）-（-394kJ/mol）+（+131kJ/mol）=-41 kJ/mol，
故答案為：-41 kJ/mol；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，CO的物質(zhì)的量變化量為4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=

△n V

△t

=

1.6mol 2L

5min

=0.16mol/L?min，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（CO₂）=v（CO）=0.16mol/（L?min）=0.16mol/（L?min），
故答案為：0.16mol/（L?min）；
②實(shí)驗(yàn)2條件下，
         H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始濃度 0.5mol/L 1mol/L   0       0
轉(zhuǎn)化濃度 0.2mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l 0.2mol/l
平衡濃度 0.3mol/L 0.8mol/L 0.2mol/l 0.2mol/l
K=

[CO2]?[H2]

[H2O]?[CO]

=

0.2×0.2

0.3×0.8

=0.17，
故答案為：0.17；
③向?qū)嶒?yàn)2混合物中再加入0.4mol H₂O和0.4mol CO₂，Qc=

0.4×0.2

0.5×0.8

=0.2＞0.17，所以反應(yīng)會(huì)逆向移動(dòng)，所以CO的轉(zhuǎn)化率將變小，故答案為：2；變��；
（3）將標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL即0.01molCO₂通入200mL 0.1mol/L 即0.02molKOH溶液中，恰好完全反應(yīng)，得到的是碳酸鉀溶液，
A、溶液中存在質(zhì)子守恒：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故A正確；
B、碳酸鉀溶液中，碳酸根離子水解顯示堿性，即c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故B錯(cuò)誤；
C、該溶液中，水電離出的c（OH^-）等于水電離出的c（H⁺），故C錯(cuò)誤．
故選C．
（4）CO與O₂可以組成新型燃料電池，若該電池以Pt為電極，以KOH為電解質(zhì)溶液，發(fā)生的電池反應(yīng)的離子方程式為：2CO+O₂+4OH^-=2CO₃^2-+2H₂O；
原電池的正極電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；用總反應(yīng)離子方程式減去正極電極反應(yīng)，化簡(jiǎn)得到負(fù)極電極反應(yīng)：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；以石墨為電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)產(chǎn)生時(shí)0.64gCu，轉(zhuǎn)移電子是0.02mol，理論上至少需要消耗標(biāo)況下的CO0.01mol，體積是0.01mol×22.4L/mol=224mL，故答案為：CO-2e^-+4OH^-=CO₃^2-+2H₂O；224．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查學(xué)生有關(guān)熱化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的有關(guān)知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查題，難度中等．