Question

为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H₂O反应转化为绿色能源H₂．在一定体积的密闭容器中，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	1.67	1.11	1.0	0.59	0.38

回答下列问题：
（1）该反应化学平衡常数的表达式：K=

 

．
（2）该反应为

 

（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）一定温度下，能说明该反应达平衡状态的是

 

．
A．容器中压强不变
B．化学平衡常数K不变
C．混合气体的密度不变
D．c（CO）=c（CO₂）
E．混合气体中c（CO）不变
F．单位时间内生成CO的分子数与生成H₂O的分子数相等
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO₂）×c（H₂）=c（CO）×c（H₂O），试判此时的温度为

 

．
（5）已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
写出CO和H₂O（l）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式

 

．
（6）转化生成的H₂是一种理想的绿色能源，可作燃料电池；若该氢氧燃料电池以KOH为电解质溶液，其负极的电极反应式是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；
（2）分析图表数据，平衡常数随温度升高减小，升温平衡逆向进行，正反应是放热反应；
（3）反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变分析选项；
（4）依据平衡浓度关系计算平衡常数，对照表中数据确定反应温度；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律及时得到所需热化学方程式；
（6）氢氧燃料电池氢气在负极失电子，在碱溶液中生成水．

解答： 解：（1）化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），反应的平衡常数K=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
故答案为：

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
（2）分析图表数据，平衡常数随温度升高减小，依据化学平衡移动原理可知，升温平衡逆向进行，逆向为吸热反应，正反应是放热反应；
故答案为：放热；
（3）反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变，反应是气体体积不变的放热反应；
A．反应前后气体体积不变，容器中压强不变不能说明反应达到平衡状态，故A不符合；
B．平衡常数随温度变化，改变浓度、压强平衡发生移动，化学平衡常数K不变不能说明反应达到平衡状态，故B不符合；
C．反应前后气体质量不变，体积不变，反应过程中和平衡状态密度始终不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，故C不符合；
D．c（CO）=c（CO₂）和起始量消耗量有关，不能说明反应达到平衡状态，故D不符合；
E．混合气体中c（CO）不变，是化学平衡的标志，故E符合；
F．单位时间内生成CO的分子数与生成H₂O的分子数相等，只能说明反应逆向进行，不能说明反应达到平衡状态，故F不符合；
故答案为：E．
（4）依据平衡浓度关系计算平衡常数，对照表中数据确定反应温度，某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO₂）×c（H₂）=c（CO）×c（H₂O），平衡常数 K=1，对照数据可知是830℃的温度；
故答案为：830℃；
（5）①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
依据盖斯定律计算①-②-③×2得到CO和H₂O（l）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式：2CO（g）+2H₂O（l）=2CO₂（g）+2H₂（g）△H=-5.6KJ/mol；
则CO（g）+H₂O（l）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-2.8KJ/mol，
故答案为：CO（g）+H₂O（l）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-2.8KJ/mol；
（6）氢氧燃料电池氢气在负极失电子，在碱溶液中生成水，其负极的电极反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

点评：本题考查了化学平衡影响因素，平衡常数计算分析判断，化学平衡标志的理解应用，热化学方程式和盖斯定律计算，掌握基础是关键，题目较简单．