Question

在全球一致倡导低碳经济的大背景下，对碳及其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料，消除氧化物对环境的负面影响．
（1）以CO和O₂为电极燃料，以KOH溶液为电解质组成燃料电池，请写出该电池的负极反应式

 

．
（2）25℃时，1mol 石墨和1mol CO完全燃烧放出热量分别为393.5kJ、283.0kJ．请写出石墨不完全燃烧时的热化学方程式

 

．
（3）25℃时，反应2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）的平衡常数K=1.72×10^-46．在一个体积可变的密闭容器中充入一定量CO₂、CO、O₂的混合气体，以下说法正确的是

 

．
A．要使容器中的反应开始时向CO₂分解的方向进行，起始时三种气体的物质的量浓度应满足的关系是

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＜1.72×10^-46
B．达平衡后，其他条件不变时，升高温度或增加容器的压强，平衡均逆向移动
C．平衡常数K随温度的升高而增大
D．平衡常数K随压强的增大而减小
（4）25℃时，在一个保持恒温恒容的密闭容器中充入一定量CO₂、CO、O₂的混合气体，从起始到t₁时刻达到平衡状态，速率变化如图所示．在t₂时刻再加入一定量的CO₂后于t₃时刻达到新的平衡，请画出t₂～t₃的速率变化图（需标出v_正，v_逆）．

Answer 1

考点：化学反应速率变化曲线及其应用,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的影响因素

专题：

分析：（1）碱性条件下，CO失电子生成CO₃^2-；
（2）根据已知反应的热化学方程式结合盖斯定律分析；
（3）A．当

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＞1.72×10^-46，平衡正移；
B．根据温度和压强对平衡的影响分析；
C．根据温度对平衡的影响分析；
D．根据压强对K的影响分析；
（4）在t₂时刻再加入一定量的CO₂后正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，逆反应速率逐渐增大．

解答： 解：（1）碱性条件下，燃料电池的负极上CO失电子生成CO₃^2-，负极反应式为CO-2e^-+4OH^-═CO₃^2-+2H₂O，故答案为：CO-2e^-+4OH^-═CO₃^2-+2H₂O；
（2）25℃时，1mol 石墨和1mol CO完全燃烧放出热量分别为393.5kJ、283.0kJ，
则①C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol，
②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ/mol
根据盖斯定律①-②得：C（石墨，s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ/mol；
故答案为：C（石墨，s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ/mol；
（3）A．当

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＞1.72×10^-46，平衡正移，所以要使容器中的反应开始时向CO₂分解的方向进行，起始时三种气体的物质的量浓度应满足的关系是

c(CO)?c(O2)

c(CO2)

＞1.72×10^-46，故A错误；
B．该反应为分解反应正方向为吸热反应，所以升高温度平衡正移，该反应正方向为体积增大的方向，所以增大压强平衡逆移，故B错误；
C．该反应为分解反应正方向为吸热反应，所以升高温度平衡正移，K增大，故C正确；
D．平衡常数K只随温度的变化而变化，所以增大压强平衡常数不变，故D错误；
故答案为：C；
（4）25℃时，在一个保持恒温恒容的密闭容器中充入一定量CO₂、CO、O₂的混合气体，从起始到t₁时刻达到平衡状态，速率变化如图所示．在t₂时刻再加入一定量的CO₂后正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，于t₃时刻达到新的平衡，依此作图为，
故答案为：．

点评：本题考查了燃料电池的电极方程式的书写、盖斯定律的应用、平衡移动、反应速率图象等，考查的知识点较多，侧重于考查学生的综合能力，题目难度中等．