Question

碳及其化合物有廣泛的用途．
（1）將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，以上反應(yīng)達(dá)到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率的是

 

．（填序號(hào)）
A．升高溫度　  B．增加碳的用量   C．加入催化劑　　D．用CO吸收劑除去CO
（2）又知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，則CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的焓變△H=

 

．
（3）CO與H₂在一定條件下可反應(yīng)生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，該電池負(fù)極反應(yīng)式為：

 

．
若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設(shè)有0.01molCH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl₂全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)束后所得溶液的pH=

 

．
（4）將一定量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2.0L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所x需時(shí)間/min
	H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通過(guò)計(jì)算求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

 

．
改變反應(yīng)的某一條件，反應(yīng)進(jìn)行到t min時(shí)，測(cè)得混合氣體中CO₂的物質(zhì)的量為0.6mol．若用200mL 5mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應(yīng)的離子方程式為（用一個(gè)離子方程式表示）

 

．
（5）工業(yè)生產(chǎn)是把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過(guò)處理后獲得的較純H₂用于合成氨．合成氨反應(yīng)原理為：N₂（g）+3H₂（g） 

一定條件

2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．實(shí)驗(yàn)室模擬化工生產(chǎn)，分別在不同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)，N₂濃度隨時(shí)間變化如圖．
不同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)，N₂濃度隨時(shí)間變化如圖1．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變的條件為

 

．
②實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，請(qǐng)?jiān)谏蠄D2中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH₃濃度隨時(shí)間變化的示意圖．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）達(dá)到平衡后，體積不變時(shí)，能提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算分析得到；
（3）依據(jù)原電池原理分析，燃料電池是燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)電解質(zhì)溶液時(shí)酸性溶液書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；
（4）依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算；
（5）①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，實(shí)驗(yàn)Ⅱ達(dá)到平衡時(shí)間少，說(shuō)明反應(yīng)速率增大，但平衡不移動(dòng)，應(yīng)加入催化劑；
②正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小．

解答： 解：（1）達(dá)到平衡后，體積不變時(shí)，能提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)；
A．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，有利于提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率，故A符合；　  
B．增加碳的用量，固體不改變化學(xué)平衡，水的轉(zhuǎn)化率不變，故B不符合；   
C．加入催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，水的轉(zhuǎn)化率不變，故C不符合；　　
D．用CO吸收劑除去CO，平衡正向進(jìn)行，水的轉(zhuǎn)化率增大，故D．符合；
故答案為：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，
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律②-①得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=-41.2kJ?mol^-1；
故答案為：-41.2kJ?mol^-1 ；
（3）甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設(shè)有0.01molCH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl₂全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，電子轉(zhuǎn)移為0.06mol，電極氯化鈉溶液溶液中減少氫離子0.06mol，增加氫氧根離子為0.06mol，c（OH^-）=

0.06mol

0.06L

=1mol/L，則電解結(jié)束后所得溶液的pH=14
故答案為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；14；
（4）依據(jù)平衡三段式列式計(jì)算
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）   1.0     0.5       0       0
轉(zhuǎn)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，
故答案為：0.17；
（5）①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，實(shí)驗(yàn)Ⅱ達(dá)到平衡時(shí)間少，說(shuō)明反應(yīng)速率增大，但平衡不移動(dòng)，應(yīng)加入催化劑，而壓強(qiáng)、溫度都可使平衡移動(dòng)；
故答案為：使用催化劑；
②正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小，則平衡濃度減小，圖象為；
故答案為：

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及原電池、電解質(zhì)以及化學(xué)平衡問(wèn)題，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，注意把握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用以及平衡移動(dòng)的影響因素，難度中等．