Question

科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，产出了高热值的煤炭气，主要成分是CO和H₂．
（1）已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-483.6kJ?mol^-1②
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₃=+131.3kJ?mol^-1③
①反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g），△H=

 

kJ?mol^-1．
②标准状况下33.6L煤炭气（CO、H₂）与氧气完全反应生成CO₂和H₂O，反应过程中转移

 

mol e^-．
（2）某种熔融盐燃料电池，两电极分别通煤炭气（CO、H₂）、空气与CO₂的混合气体，Li₂CO₃和Na₂CO₃混合物做电解质．若负极的气体按物质的量之比为1：1参与反应，该电极反应式为

 

．
（3）恒容密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．
①若在A点时容器的体积为V_AL，则该温度下的平衡常数K=

 

；
②自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A

 

t_C（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律来计算得到；依据n=

V

22.4

计算物质的量结合化学方程式的电子转移计算；
（2）该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水；
（3）①A、B点是同温度下的平衡，转化率变化，但平衡常数不变，根据A点温度下的转化率求平衡时各种物质的浓度，依据平衡常数概念计算得到；
②C点温度高速率达，达到平衡所需要的时间短；
③提高CO的转化率可采取的措施是改变条件促使平衡正向进行．

解答： 解：（1）C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol①
C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂=+131.3kJ/mol③
由盖斯定律①-③得到CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=H₂O（g）+CO₂（g）△H=-524.8KJ/mol；
在标准状况下，33.6L的煤炭合成气物质的量为1.5mol，与氧气完全反应生成CO₂和H₂O，反应过程中2mol合成气完全反应电子转移4mol，所以1.5mol合成气反应转移电子3mol；
故答案为：-524.8；3；
（2）该燃料电池中，负极的气体按物质的量之比为1：1参与反应，则负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，
故答案为：CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O；
（3）①依据图象分析可知AB是同温度下的平衡，平衡常数随温度变化，所以平衡常数不变；
          CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初起浓度 

10

Va

mol/L   

20

Va

mol/L     0
变化量  

5

Va

mol/L   

10

Va

mol/L     

5

Va

mol/L
平衡量 

5

Va

mol/L    

10

Va

mol/L     

5

Va

mol/L
故K=

5 Va

5 Va ?( 10 Va )2

L²?mol^-2，
故答案为：

Va2

100

L²?mol^-2；
②达到A、C两点的平衡状态所需的时间，C点温度高反应速率快达到反应速率需要的时间短，t_A＞t_C，故答案为：大于；
③反应是气体体积减小的放热反应，提高CO的转化率可采取的措施是降温、加压、分离出甲醇，故答案为：降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，化学平衡标志判断，图象分析，影响平衡的因素分析判断，化学平衡移动原理是解题关键，题目难度中等．