Question

(16分) 碳及其化合物有广泛的用途。
（1）反应C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1，达到平衡后，体积不变时，以下有利于提高H₂产率的措施是    。

A．增加碳的用量

B．升高温度

C．用CO吸收剂除去CO

D．加入催化剂

（2）已知，C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol^-1
则反应 CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） 的△H=      kJ?mol^-1。
（3）CO与H₂一定条件下反应生成甲醇（CH₃OH），甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为      。
（4）在一定温度下，将CO(g)和H₂O(g)各0.16 mol分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下数据：

t / min	2	4	7	9
n(H2O)/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

 ①其它条件不变，降低温度，达到新平衡前v(逆)_____v(正)(填“>”、“<”或“="”)" 。
②该温度下，此反应的平衡常数K=______    _____；
③其它条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O(g)，平衡时CO的体积分数______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer 1

(16分) （1）BC（4分，答1个对的得2分，全对得4分，见错0分）
（2）- 41.2（3分，没有“－”扣1分，数据算错得0分，全对得3分）
（3）CH₃OH?6e^-+ H₂O   CO₂+6H⁺ （2分）
（4）①< （2分）； ②K=9/25或0.36（3分） ；③ 不变 （2分）

解析试题分析：（1）反应C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1是吸热反应，所以提高氢气的产率，也即使平衡正向进行，升高温度，或减小生成物CO的浓度，但C是固体，增大碳的用量，不能使平衡正向移动，催化剂的使用只能加快反应速率，不能改变平衡，所以答案选BC；
（2）C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1， ①
C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol^-1         ②
所以根据盖斯定律反应 CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） 的△H=①-②="+131.3" kJ?mol^-1-172.5kJ?mol^-1="-41.2" kJ?mol^-1；
（3）燃料电池中负极发生氧化反应，所以燃料在负极发生氧化反应，结合电解质溶液，则负极发生的反应是甲醇失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH₃OH?6e^-+ H₂O   CO₂+6H⁺ ；
（4）①CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)是放热反应，所以降低温度平衡正向移动，则达到新平衡前反应正向进行，v(逆)< v(正);
②该温度下，达平衡时，H₂O(g)和CO的浓度均是0.10mol/2.0L=0.05mol/L，CO₂、H₂的平衡浓度均是（0.16-0.10）mol/2.0L=0.03mol/L，所以此反应的平衡常数K=c(CO₂)c(H₂)/c(CO)c(H₂O)=0.03²/0.05²=0.36；
③该反应是反应前后气体的物质的量不变的可逆反应，所以其它条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O(g)，达到的新平衡与原平衡等效，平衡时CO的体积分数不变。
考点：考查盖斯定律、电化学反应原理、化学平衡的综合应用