Question

Ⅰ以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工业．
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
该反应在常温下

不能

自发进行（填“能”与“不能”）；在一体积为2L的密闭容器中，加入1molC和2mol H₂O（g），达平衡时H₂O的转化率为20%，请计算此时的平衡常数

0.05

（2）目前工业上有一种方法是用CO与H₂反应来生产甲醇．

化学键	C-O	C-H	H-H	C≡O	O-H
键能 kg/mol-1	358	413	436	1072	463

已知生成气态甲醇，CO里面含C≡O．请写出该反应的热化学方程式为

CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116KJ/mol

（3）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
在一体积不变的容器中，当合成氨反应达到平衡后，在t₁时升高温度，t₂重新达到平衡，t₃时充入氮气，t₄时重新达到平衡，t₅时移去一部分产物，t₆时又达到平衡，请在下面的反应速率与时间关系图中画出t₁到t₅逆反应速率、t₅到t₆正反应速率的变化情况．
（4）氢气可用于生产燃料电池，丙烷气体也可以．美国科学家成功开发便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料，一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O^2-．则通丙烷的电极发生的电极反应为

C₃H₈+10O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O

Ⅱ沉淀物并非绝对不溶，且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同，同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变．已知AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，如图是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况．由以上信息可知：
（1）由图知该温度下AgCl的溶度积常数为

10^-12

．
（2）AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况（先变小后变大）的原因是：

开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺浓度又变大了．

．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）该反应为熵增大，焓增大的反应，由△G=△H-T△S判断；
平衡常数指生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值，平衡常数k=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

，结合水的转化率求出参加反应的水的物质的量，根据三段式用求出出各组分的物质的量变化量、平衡时各组分的物质的量，进而求出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算；
（2）CO与H₂反应生成甲醇，根据反应热=生成物的总键能-反应物的总键能，计算出反应热，写出该热化学方程式，注意物质的状态，反应热的符号与数值、单位；
（3）在t₁时升高温度，正逆反应速率都增大，反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，逆反应速率增大多，t₂重新达到平衡，平衡时速率比原来高；
t₃时充入氮气，平衡向正反应移动，生成物氨气的浓度增大，逆反应速率增大，t₄时重新达到平衡；
t₅时移去一部分产物，氨气浓度降低，平衡向正反应移动，反应物浓度降低，正反应速率降低，t₆时又达到平衡．
（4）负极发生氧化反应，所以丙烷应在负极上通入，丙烷失去电子与氧离子反应，生成二氧化碳和水；
Ⅱ（1）由AgCl的溶度积Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）计算；
（2）开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物，所以Ag⁺浓度又变大了．

解答：解：Ⅰ（1）该反应为熵增大，焓增大的反应，由△G=△H-T△S，△G＜0反应可自发进行，可知该反应在高温时可以自发进行，常温下难以自发进行．
参加反应的水的物质的量为2mol×20%=0.4mol，则
对于反应       C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），
开始（mol）：1      2               0       0
变化（mol）：0.4              0.4     0.4
平衡（mol）：1.6              0.4       0.4
所以平衡时H₂O的浓度为

1.6mol

2L

=0.8mol/L，CO和H₂的浓度为

0.4mol

2L

=0.2mol/L，
所以平衡常数k=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8

=0.05，
故答案为：不能自发进行；0.05；
（2）对于CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g），反应热△H=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（413KJ/mol×3+358KJ/mol+463KJ/mol ）=-116 KJ/mol，
所以该反应的热化学方程式为CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116 KJ/mol，
故答案为：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116 KJ/mol；
（3）在t₁时升高温度，正逆反应速率都增大，反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，逆反应速率增大多，t₂重新达到平衡，平衡时速率比原来高；
t₃时充入氮气，平衡向正反应移动，生成物氨气的浓度增大，逆反应速率增大，t₄时重新达到平衡；
t₅时移去一部分产物，氨气浓度降低，平衡向正反应移动，反应物浓度降低，正反应速率降低，t₆时又达到平衡．
据此作图为，故答案为：；
（4）负极发生氧化反应，所以丙烷应在负极上通入，丙烷失去电子与氧离子反应，生成二氧化碳和水，电极反应式为C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O，
故答案为：C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O；
Ⅱ（1）由图可知AgCl的溶度积Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）=10^-5×10^-7=10^-12，故答案为：10^-12；
（2）开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺浓度又变大了，
故答案为：开始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺浓度变小了，但Cl^-浓度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-络合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺浓度又变大了．

点评：本题结合化学键考察了化学反应热效应的知识，化学平衡的知识主要通过速率-时间图的作图来进行，沉淀溶解平衡以图象分析为基础，考查学生从图象获取信息的能力．难度较大．