Question

過度排放CO₂會造成“溫室效應(yīng)”，為了減少煤燃燒對環(huán)境造成的污染，煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑。煤綜合利用的一種途徑如圖所示。

（1）已知①C(s) ＋ H₂O(g) = CO(g)＋H₂(g)      ΔH₁＝＋131.3 kJ·mol^－1

②C(s) ＋ 2H₂O(g) = CO₂(g) ＋ 2H₂(g)  ΔH₂＝＋90 kJ·mol^－1

則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是   ________________________，

（2）用下圖原電池裝置可以完成過程⑤的轉(zhuǎn)化，該裝置b電極的電極反應(yīng)式是_______________________。

（3）在壓強為0.1 MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H₂在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：

CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如下圖所示，則：

①p₁________p₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H₂，達到新平衡時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

③在p₁下，100 ℃時，CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(用含a、V的代數(shù)式表示)。

（4）如圖表示CO₂與H₂反應(yīng)生成CH₃OH和H₂O的過程中能量(單位為kJ·mol^－1)的變化：

關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是________(填編號)。

A．ΔH＞0，ΔS＞0              B．ΔH＞0，ΔS＜0

C．ΔH＜0，ΔS＜0              D．ΔH＜0，ΔS＞0

（5）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)，測得CO₂(g)和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化的曲線如圖所示：

①從反應(yīng)開始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v(CO₂)＝________。

②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動的是________(填編號)。

A．升高溫度             B．將CH₃OH(g)及時液化移出

C．選擇高效催化劑       D．再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

 

Answer 1

【答案】

（1） CO(g)＋H₂O(g)=CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1　（2） O₂ +4e^－ +2H₂O = 4OH^—　               （3）①＜②    V ² / a²　　③增大     （4）C　   （5）①0.075 mol/( L·min). ②BD

【解析】

試題分析：（1）②-①可得：CO(g)＋H₂O(g)=CO₂(g)＋H₂(g)　ΔH＝－41.3 kJ/mol^.. （2）在燃料電池中，通入燃料的電極作負極，通入氧氣的電極作正極。a電極是負極，b電極是正極。b電極的電極反應(yīng)式是O₂ +4e^－ +2H₂O = 4OH^—　（3） ①由圖可以看出：在溫度相同時，轉(zhuǎn)化率P2>P1。根據(jù)平衡移動原理：在其它條件不變的情況下。增大壓強，化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動。即向正反應(yīng)方向移動。這時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高。所以P1<P2. ②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H₂。即增大了體系的壓強，這時化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動。故達到新平衡時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大。③在p₁下，100 ℃時，CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=C (CH₃OH)/ { C(CO)·C²(H₂)} =( a/2V)：{(a/2V) ·(a/V)}²= V ² / a².（4）CO₂(g)+3H₂（g）CH₃OH(g)+CO(g).由圖可看出該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。該反應(yīng)的正反應(yīng)是個氣體體積減小的放熱反應(yīng)。所以△H<0；△S<0。選項為：C。（5）①從反應(yīng)開始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v(CO₂)=（1-0.25）mol/L÷10min=0.075 mol/( L·min). ②A升高溫度化學(xué)平衡向吸熱方向移動。由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)所以升高溫度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。B．減小生成物的濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動。故將CH₃OH(g)及時液化移出可使平衡向正反應(yīng)方向移動，C．催化劑 對化學(xué)平衡無影響。D．達到平衡時若再充入1 mol CO₂和3 mol H₂ ，即增大了壓強，化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向及正反應(yīng)方向移動。所以能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動的措施是BD。

考點：考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)的計算及外界條件對化學(xué)平衡的影響等知識。