Question

6．碳及其化合物有广泛的用途．
（1）反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=+131.3kJ•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BC．
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=-41.2kJ•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CH₃OH-6e^-+H₂O═CO₂+6H⁺．
（4）在一定温度下，将CO（g）和H₂O（g）各0.16mol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其他条件不变，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=0.36．
③其他条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O（g），平衡时CO的体积分数不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）提高H₂的产率，应改变条件使平衡正向移动，结合平衡移动原理分析解答；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=+131.3kJ•mol^-1
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g）；△H=+172.5kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①-②可得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）；
（3）原电池负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳，由电荷守恒可知还有氢离子生成；
（4）①由（2）中可知该反应为放热反应，降低温度平衡逆向移动，到达新平衡前正反应速率更大；
②7min到达平衡，平衡时水为0.1mol，则：
             CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：0.16   0.16      0      0
变化量（mol）：0.06   0.06      0.06   0.06
平衡量（mol）：0.1    0.1       0.06   0.06
反应前后气体物质的量不变，用物质的量代替浓度代入K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$计算平衡常数；
③其他条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O（g），与原平衡中CO、H₂O的起始物质的量之比均为1：1，反应前后气体体积不变，恒温恒容下为等效平衡，平衡时同种物质的含量相等．

解答 解：（1）①A．碳为固体，增加碳的用量不影响平衡移动，H₂的产率不变，故A错误；
B．正反应为吸热反应反应，升高温度，平衡正向移动，H₂的产率增大，故B正确；
C．用CO吸收剂除去CO，平衡正向移动，H₂的产率增大，故C正确，
D．加入催化剂，可以加快反应速率，但不影响平衡移动，H₂的产率不变，故D错误，
故选：BC；
（2）已知：①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=+131.3kJ•mol^-1
②C（s）+CO₂（g）?2CO（g）；△H=+172.5kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①-②可得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=131.3kJ•mol^-1-131.3kJ•mol^-1=-41.2kJ•mol^-1，
故答案为：-41.2；
（3）原电池负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳，由电荷守恒可知还有氢离子生成，负极电极反应式为：CH₃OH-6e^-+H₂O═CO₂+6H⁺，
故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O═CO₂+6H⁺；
（4）①由（2）中可知该反应为放热反应，降低温度平衡逆向移动，达到新平衡前v（逆）＜v（正），
故答案为：＜；
②7min到达平衡，平衡时水为0.1mol，则：
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol）：0.16    0.16     0       0
变化量（mol）：0.06    0.06     0.06    0.06
平衡量（mol）：0.1     0.1      0.06    0.06
反应前后气体物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.06×0.06}{0.1×0.1}$=0.36，
故答案为：0.36；
③其他条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H₂O（g），与原平衡中CO、H₂O的起始物质的量之比均为1：1，反应前后气体体积不变，恒温恒容下为等效平衡，平衡时同种物质的含量相等，平衡时CO的体积分数不变，
故答案为：不变．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数、反应热计算、原电池等，（4）中③注意利用等效平衡分析解答，避免利用平衡常数计算解答的繁琐．