Question

【题目】水煤气（CO 和H2）是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：C(s) + H2O(g) CO(g) +H2(g) △H＝+131.3 kJ·mol-1。

（1）该反应的平衡常数K随温度的升高而___________（选填“增大”“ 减小”或“不变”）

（2）上述反应达到平衡后，将体系中的C(s)部分移走，平衡____________（选填“向左移”“向右移”或“不移动”）。

（3）下列事实能说明该反应在一定条件下已达到平衡状态的有___________（填序号）。

A．单位体积内每消耗1 mol CO的同时生成1molH2

B．混合气体总物质的量保持不变

C．生成H2O(g)的速率与消耗CO的速率相等

D．H2O(g)、CO、H2的浓度相等

（4）某温度下，将4.0 mol H2O(g)和足量的炭充入2 L的密闭容器中，发生如下反应，C(s)＋ H2O(g) CO(g)＋H2(g)，达到平衡时测得K=1，则此温度下H2O(g)的转化率为_____。

（5）己知：① C(s)＋H2O(l) =CO(g)＋H2(g) △H1

② 2CO(g)＋O2(g)＝2CO2 (g) △H2

③ H2O (l)＝H2 (g)＋1/2 O2 (g) △H3

则C(s)＋O2 (g)＝CO2 (g)的△H＝_____________________。

（6）若设计以一氧化碳为燃料的碱性燃料电池，则正极为通入_______（填化学式）的一极，其电极反应式是：__________________________________________________。

Answer 1

【答案】增大 不移动 AB 50% △H1+△H2/2—△H3 O2 O2 + 4e-+ 2H2O=4OH－

【解析】

（1）该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动；

（2）将体系中的C（s）全部移走，对反应速率和化学平衡都没有影响；

（3）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；

（4）依据题给数据建立三段式，通过平衡常数计算；

（5）依据盖斯定律计算；

（6）通入还原剂一氧化碳的一极为负极，通入氧气的一极为正极。

（1）该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，故答案为：增大；

（2）上述反应达到平衡后，将体系中的C（s）全部移走，不影响水、CO、氢气浓度变化，对反应速率和化学平衡都没有影响，平衡不移动，故答案为：不移动；

（3）A、单位体积内每消耗1molCO的同时生成1molH2，说明反应的正逆反应速率相等，说明该反应在一定条件下已达到平衡状态，故正确；

B、反应前后气体物质的量变化，混合气体总物质的量保持不变说明反应达到平衡状态，故正确；

C、生成H2O（g）的速率代表逆速率，消耗CO的速率相代表逆速率，不能表明反应的正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，故错误；

D、H2O（g）、CO、H2的浓度相等和起始量变化量有关，不能作为平衡标志，故D错误；故选AB，故答案为：AB；

（4）设H2O（g）的转化率为x，由题意建立如下三段式：

C(s)＋ H2O(g) CO(g)＋H2(g)

起（mol/L） 2 0 0

变（mol/L） 2x 2x 2x

平（mol/L） 2-2x 2x 2x

由化学平衡常数K=c(CO)c(H2)/c(H2O)=1,可得关系式：(2x)2/(2-2x)=1，解关系式x=0.5，故答案为：50%；

（5）由盖斯定律反应①+②/2-③可得C(s)＋O2 (g)＝CO2 (g)，则△H=△H1+△H2/2—△H3,故答案为：△H1+△H2/2—△H3；

（6）若设计以一氧化碳为燃料的碱性燃料电池，则通入还原剂一氧化碳的一极为负极，通入氧气的一极为正极，碱性条件下，氧气放电的电极反应式为，故答案为：O2；O2 + 4e-+ 2H2O=4OH－。