Question

5．某化学兴趣小组对碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果．
已知：C（s）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1；
2CO （g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）?2H₂O（g）△H=-484kJ•mol^-1
（1）将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式为C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1．
（2）将一定量CO（g）和H₂O（g）分别通入容积为1L的恒容密闭容器中，发生反应：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组序	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO2
1	500	4	8	3.2	4
2	750	2	4	0.8	3
3	750	2	4	0.8	1

①该反应的正反应为放热（填“吸热”或“放热”）反应．
②实验1中，0～4min时段内，以v（H₂）表示的反应速率为0.8mol/（L•min）．
③实验2达到平衡时CO的转化率为20%．
④实验3与实验2相比，改变的条件是加催化剂；
请在如图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c（CO₂）随时间变化的曲线，并作必要的标注．
（3）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb（CO₂的载体）为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，
还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2CO+O₂，若阳
极为溶液中的OH^-放电，则阳极的电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（4）将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒，其反应方程式为CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

Answer 1

分析 （1）水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H₂）即反应方程式为C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），再根据盖斯定律进行计算；
（2）①该反应前后气体体积不变，等比例增大反应物浓度，平衡不移动，实验1与实验2相比，实验2 温度高于实验1，浓度是实验1的$\frac{1}{2}$，平衡时n（CO₂）是实验1的$\frac{1}{4}$，说明升温平衡逆向移动；
②v（H₂）=v（CO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；
③据转化率=$\frac{转化量}{加入量}$×100%计算；
④容器体积不变，起始量和平衡量相同，平衡没有移动，达平衡所用时间缩短，反应速率加快，只能是使用了催化剂；
（3）依据电解原理阳极上是氧气失电子发生氧化反应生成氢氧根离子；
（4）CO与银氨溶液反应将银氨溶液还原成黑色的银，本身在碱性溶液中被氧化成碳酸根．

解答 解：（1）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393kJ•mol^-1
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484kJ•mol^-1
将（①×2-②-③）×$\frac{1}{2}$得到反应C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g），则△H═（-393kJ•mol^-1×2+566kJ•mol^-1+484kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$=+132 kJ•mol^-1
故答案为：C（s）+H₂O（g）=CO （g）+H₂（g）△H=+132 kJ•mol^-1；
（2）①该反应前后气体体积不变，等比例增大反应物浓度，平衡不移动，实验1与实验2相比，实验2 温度高于实验1，浓度是实验1 的$\frac{1}{2}$，平衡时n（CO₂）是实验1的$\frac{1}{4}$，说明升温平衡逆向移动，正反应放热，故答案为：放热；
②v（H₂）=v（CO₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{3.2mol}{1L}}{4min}$=0.8mol/（L•min），故答案为：0.8mol/（L•min）；
③该反应反应物和生成物各物质化学计量数相同，所以生成0.8mol二氧化碳，则有0.8molCO反应，据转化率=$\frac{转化量}{加入量}$×100%=$\frac{0.8mol}{4mol}$×100%=20%，故答案为：20%；
④容器体积不变，起始量和平衡量相同，平衡没有移动，达平衡所用时间缩短，反应速率加快，只能是使用了催化剂，催化剂只加快反应速率，缩短达到平衡所用时间，不影响平衡移动，图象为：故答案为：加催化剂；；
（3）以Pt为阳极，Pb（CO₂的载体）为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2CO+O₂，则溶液中的氢氧根在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，的电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（4）CO与银氨溶液反应将银氨溶液还原成黑色的银，本身在碱性溶液中被氧化成碳酸根，故反应的化学方程式为CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃，
故答案为：CO+2Ag（NH₃）₂OH=2Ag↓+（NH₄）₂CO₃+2NH₃．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、据图表数据分析求算反应速率、转化率、平衡移动等等以及电化学中电极反应式书写、化学方程式书写，题目综合性强，难度大．