Question

已知CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下：

溫度/℃	700	800	830	1000	1200
平衡常數(shù)	1.7	1.1	1.0	0.6	0.4

回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的△H

 

0（填“＜”“＞”“=”）；
（2）830℃時(shí)，向一個(gè)5L的密閉容器中充入0.20mol的CO和0.80mol的H₂O，反應(yīng)初始6s內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1，則6S末CO₂的物質(zhì)的量濃度為

 

；反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后，達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為

 

；
（3）判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)為

 

（填正確選項(xiàng)前的字母）；
a．壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變              b．氣體的密度不隨時(shí)間改變
c．c（CO）不隨時(shí)間改變           d．單位時(shí)間里生成CO和H₂的物質(zhì)的量相等
（4）已知1000℃時(shí)，要使CO的轉(zhuǎn)化率超過90%，則起始物c（H₂O）：c（CO）應(yīng)不低于

 

；
（5）某燃料電池以CO為燃料，以空氣為氧化劑，以熔融態(tài)的K₂CO₃為電解質(zhì)，請(qǐng)寫出該燃料電池正極的電極反應(yīng)式

 

；
（6）已知CO可用于制備很多物質(zhì)：
2CO（g）+SO₂（g）═S（g）+2CO₂（g）△H=+8.0kJ?mol^-1
2H₂（g）+SO₂（g）═S（g）+2H₂O（g）△H=+90.4kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ?mol^-1
請(qǐng)寫出S（g）與O₂（g）反應(yīng)生成SO₂（g）熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）根據(jù)△c=v△t計(jì)算△c（CO），A的起始濃度-△c（CO）=6s時(shí)c（CO）；
設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，利用三段式表示平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)列方程計(jì)算x的值，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（4）根據(jù)1000℃時(shí)的平衡常數(shù)和CO的轉(zhuǎn)化率超過90%計(jì)算；
（5）燃料電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程；電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，可以循環(huán)利用的物質(zhì)只有二氧化碳；
（6）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算．

解答： 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0，故答案為：＜；
（2）反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1，則6s內(nèi)c（CO2）=△c（CO）=0.003mol?L^-1?s^-1×6s=0.018mol/L，CO的起始濃度為

0.2mol

5L

=0.04mol/L，
設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，則：
               CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol/L）：0.04    0.16      0       0
變化（mol/L）：x        x        x       x
平衡（mol/L）：0.04-x   0.16-x   x       x
故

x×x

(0.04-x)(0.16-x)

=1，解得x=0.032mol/L，
所以平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為

0.032

0.04

×100%=80%，
故答案為：0.018mol/L；80%；
（3）a．該反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)始終不變，故壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變，不能說明到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤，
 b．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，故混合氣體的密度始終不變，故氣體的密度不隨時(shí)間改變，不能說明到達(dá)平衡，故b錯(cuò)誤，
c．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，各組分的濃度不發(fā)生變化，故c（CO）不隨時(shí)間改變，說明到達(dá)平衡，故c正確，
d．單位時(shí)間里生成CO和H₂的物質(zhì)的量相等，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，說明到達(dá)平衡，故d正確，
故答案為：cd；
（4）設(shè)CO、H₂O的起始濃度分別為x、y，且CO的轉(zhuǎn)化率為90%，則：
                    CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始濃度（mol?L^-1）   x       y　　　  0　　　0
轉(zhuǎn)化濃度（mol?L^-1）  0.9x 　　0.9x    0.9x　 0.9x
平衡濃度（mol?L^-1）  0.1x　  y-0.9x　 0.9x　  0.9x
K=

0.9x?0.9x

(0.1x()(y-0.9x))

=0.6，得：

y

x

=14.4，
故答案為：14.4．
（5）該電池中，正極反應(yīng)一定是氧氣得電子的過程，該電池的電解質(zhì)環(huán)境是熔融碳酸鹽，所以電極反應(yīng)為：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-），
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
（6）根據(jù)蓋斯定律：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）可由已知反應(yīng)（③+④-①-②）/2得到，則S（g）與O₂（g）反應(yīng)生成SO₂（g）熱化學(xué)方程式為：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-574.0kJmol^-1，故答案為：S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-574.0kJmol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)判斷，難度中等，注意化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．