Question

【題目】請運用化學反應原理的相關知識回答下列問題：

（1）焦炭可用于制取水煤氣。測得12 g 碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131.6 kJ熱量。該反應的熱化學方程式為_________________。該反應的△S ________0(選填“>”、“<”或“=”)，該反應在_______條件下能自發(fā)進行（選填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。

（2）CO是有毒的還原性氣體，工業(yè)上有重要的應用。 CO是高爐煉鐵的還原劑，其主要反應為：Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH = a kJ mol－1

①已知： Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ mol－1 C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ mol－1則a =____________。

②工業(yè)上高爐煉鐵反應的平衡常數(shù)表達式K =______，溫度升高后，K值_______（選填“增大”、“不變”或“減小”）。

③在T ℃時，該反應的平衡常數(shù)K = 64，在恒容密閉容器甲和乙中，分別按下表所示加入物質，反應經過一段時間后達到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

下列說法正確的是____________（填字母）

a．若容器內氣體密度恒定時，標志反應達到平衡狀態(tài)　

b．甲容器中CO的平衡轉化率為60%，大于乙

c．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為2∶3

d．由于容器的體積未知，所以無法計算該條件下甲容器中CO的平衡轉化率

（3）請解釋打開飲料“雪碧”的瓶蓋，會有大量氣泡冒出的原因：_____________.

（4）甲醇（CH3OH）燃料電池是以鉑為電極，以KOH溶液為電解質溶液，在兩極區(qū)分別加入CH3OH和O2即可產生電流。正極加入的物質是______；負極的電極反應是_______________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1 > 高溫 -28.5 K = 減小 ac 壓強減小，使CO2+H2OH2CO3向左移動 O2 CH3OH-6e-+8OH— =CO32—+6H2O

【解析】

(1)12 g 碳的物質的量是1mol，吸熱反應焓變?yōu)檎�值；該反應氣體物質的量增大； 才能自發(fā)進行；

（2）①根據(jù)蓋斯定律計算a值；

②固體不計入平衡常數(shù)表達式；溫度升高平衡逆向移動；

③利用“三段式”計算后再進行判斷；

（3）打開飲料“雪碧”的瓶蓋，瓶內壓強減��；

（4）原電池正極發(fā)生還原反應；負極發(fā)生氧化反應。

(1)1mol碳與水蒸氣完全反應生成水煤氣時，吸收了131.6 kJ熱量。該反應的熱化學方程式為C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H =+131.6kJ·mol－1；該反應氣體物質的量增大，所以△S >0；△H>0、△S >0，高溫條件下，所以該反應在高溫條件下能自發(fā)進行；

（2）① Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 = + 489.0 kJ mol－1 Ⅰ

C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 = + 172.5 kJ mol－1 Ⅱ

根據(jù)蓋斯定律Ⅰ－Ⅱ ×3得 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH = 489.0 kJ mol－1-172.5 kJ mol－1 ×3= -28.5kJ mol－1 ，故a=-28.5；

②平衡常數(shù)=生成物濃度系數(shù)次方的乘積與反應物濃度系數(shù)次方的乘積，固體不計入平衡常數(shù)表達式，K =；溫度升高平衡逆向移動，K減��；

③設容器的體積為V

甲 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

開始 1 1

轉化 x x

平衡 1-x 1+x

解得x=0.6

乙 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)

開始 2 1

轉化 x x

平衡 2-x 1+x

解得x=1.4

a．反應前后氣體質量是變量，所以密度是變量，若容器內氣體密度恒定時，反應一定達到平衡狀態(tài)，故a正確；

b.甲容器中CO的平衡轉化率為0.6÷1×100%=60%，乙容器中CO的平衡轉化率為1.4÷2×100%=70%，乙大于甲，故b錯誤；

c．甲、乙容器中，CO的平衡濃度之比為（1-0.6）∶（2-1.4）=2:3，故c正確；

d．甲容器中CO的平衡轉化率為0.6÷1×100%=60%，故d錯誤。

（3）打開飲料“雪碧”的瓶蓋，瓶內壓強減小，使CO2+H2OH2CO3向左移動，所以有大量氣泡冒出；（4）在兩極區(qū)分別加入CH3OH和O2，氧氣發(fā)生還原反應，所以正極加入的物質是O2；負極是甲醇失電子生成碳酸鉀和水，負極反應式是CH3OH-6e-+8OH— =CO32—+6H2O。