Question

氢气是一种清洁能源，可以通过多种方法制得．
（1）工业上用水煤气法制氢气，有关化学方程式是：
反应一：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H＞0
反应二：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0
①若反应一在t℃时达到化学平衡状态，则此温度下该反应的平衡常数表达式K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；
②在427℃时将CO 和H₂O（g）各0.01mol通入体积为2升的密闭容器中反应，5分钟时达到平衡状态，该反应的平衡常数是9，则CO的转化率是

75%

，用CO的浓度变化表示的反应率速v（CO）是

7.5×10^-4

mol/（L?min）．
（2）利用电解饱和食盐水也可制得氢气，图为电解食盐水的示意图：请回答：
①C₁电极是

阳

极（填“阴”或“阳”），C₂电极的电极反应式是

2H⁺+2e^-=H₂↑

．
②该电解反应的离子方程式是

2Cl^-+2H₂O=Cl₂↑+H₂↑+2OH^-

，
（3）通过下列方法也可以得到氢气．
已知：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=-247.4kJ?mol^-1
1molCH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的反应热是

+659.8

kJ?mol^-1．

Answer 1

分析：（1）①依据化学方程式和平衡常数概念分析判断；
②依据化学平衡三段式列式计算，结合转化率、反应速率概念计算得到；
（2）①分析装置图可知C₁为阳极溶液中氯离子失电子生成氯气，C₂为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气；
②依据电解原理分析判断反应产物，电解饱和食盐水是氯化钠和水反应生成氯气和氢气和氢氧化钠；
（3）阳极热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式分析判断．

解答：解：（1）①C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），注意碳为固体，由反应的化学方程式可知平衡常数表达式K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

，
故答案为：

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；
②在427℃时将CO 和H₂O（g）各0.01mol通入体积为2升的密闭容器中反应，5分钟时达到平衡状态，该反应的平衡常数是9，设CO的转化率是x依据三段式列式得到：
              CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始量（mol） 0.01     0.01        0       0
变化量（mol） 0.01x    0.01x       0.01x    0.01x
平衡量（mol）0.01-0.01x  0.01-0.01x  0.01x   0.01x
K=

(0.01x)2

(0.01-0.01x)2

=9
x=0.75=75%；
用CO的浓度变化表示的反应率速v（CO）=

0.01×0.75mol 2L

5min

=7.5×10^-4 mol/L?min；
故答案为：75%；7.5×10^-4 ；
（2）①分析装置图可知，阳离子移向C₂电极为阴极，C₁为阳极溶液中氯离子失电子生成氯气，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，C₂为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：阳；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②C₁为阳极溶液中氯离子失电子生成氯气，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，C₂为阴极溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
电池反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O=

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案为：2Cl^-+2H₂O=

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=-247.4kJ?mol^-1
1molCH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的反应依据盖斯定律①×2-②得到：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1，
反应热是+659.88kJ?mol^-，
故答案为：+659.8．

点评：本题考查了化学平衡的计算中平衡常数、转化率、反应速率概念计算应用，电解原理分析，电极反应判断，热化学方程式和盖斯定律的计算应用，题目难度中等．