Question

现代工业将煤炭气化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO₂等的排放，又可以扩大水煤气的广泛用途．
（1）已知：2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H₁，2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H₂．
     则反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=

1

2

（△H₁-△H₂）

．（用含△H₁、△H₂的代数式表示）
（2）CO和H₂在一定条件下合成甲醇的反应为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H₃．现在容积均为1L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H₂的混合气体，控温，进行实验，测得相关数据如下图1和图2．

  图1：温度分别为300℃、500℃的密                  图2：温度分别为T₁～T₅的密闭容器中反应
       闭容器中，甲醇的物质的量                         均进行到5min时甲醇的体积分数
①该反应的△H₃

＜

0（选填“＜”、“＞”或“=”，下同），K₁

＞

K₂．
②将容器c中的平衡状态转变到容器d中的平衡状态，可采取的措施有

升高温度或降低压强

．
（3）依据反应：Cu²⁺（aq）+Fe（s）═Fe²⁺（aq）+Cu（s） 设计的原电池如图所示：电极X的材料是

Fe

；电解质溶液Y是

硫酸铜溶液或氯化铜溶液等

；若Y为氯化钠溶液，则经过一段时间，发现X极上出现锈斑，则此过程中正极的电极反应式为

O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-

．

Answer 1

分析：（1）观察已知热化学方程式，根据盖斯定律，前者减后得2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g），据此计算；
（2）①由图1可知，温度越高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故平衡常数减小，据此解答；
②由图2可知，最高点开始向后处于平衡状态，由c状态到d状态，甲醇的含量降低，采取措施平衡向逆反应移动，结合反应特征及外界条件度平衡移动影响解答；
（3）由反应可知，铁发生氧化反应，活泼性强于Ag，作负极，Ag电极反应还原反应，铜离子在Ag电极放电，故Y溶液为铜盐溶液；
若Y为氯化钠溶液，则发生铁的原电池腐蚀，为吸氧腐蚀，氧气在正极放电生成氢氧根离子．

解答：解：（1）已知：①2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H₁，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H₂．
由盖斯定律，①-②得2C（s）+2H₂O（g）?2CO（g）+2H₂（g），故2△H=△H₁-△H₂，所以△H=

1

2

（△H₁-△H₂），
故答案为：

1

2

（△H₁-△H₂）；
（2）①由图1可知，温度越高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H₃＜0，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小，故K₁＞K₂，
故答案为：＜；＞；
②由图2可知，最高点开始向后处于平衡状态，由c状态到d状态，甲醇的含量降低，该反应正反应是体积减小的放热反应，故可以升高温度或降低压强，使平衡向逆反应移动，
故答案为：升高温度或降低压强；
（3）由反应可知，铁发生氧化反应，活泼性强于Ag，作负极，故电极X的材料为Fe，Ag电极反应还原反应，铜离子在Ag电极放电，故Y溶液为铜盐溶液，如硫酸铜溶液或氯化铜溶液等，
若Y为氯化钠溶液，则发生铁的原电池腐蚀，为吸氧腐蚀，氧气在正极放电生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-，．
故答案为：Fe；硫酸铜溶液或氯化铜溶液等；O₂+2H₂O+4e^?═4OH^-．

点评：本题考查反应热的计算、影响化学平衡元素、平衡图象、原电池等，题目综合性较大，难度中等，（3）中注意根据氧化还原反应设计原电池．