Question

Ⅰ以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業叫煤化工業．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣．反應為：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
該反應在常溫下

不能

自發進行（填“能”與“不能”）；在一體積為2L的密閉容器中，加入1molC和2mol H₂O（g），達平衡時H₂O的轉化率為20%，請計算此時的平衡常數

0.05

（2）目前工業上有一種方法是用CO與H₂反應來生產甲醇．

化學鍵	C-O	C-H	H-H	C≡O	O-H
鍵能 kg/mol-1	358	413	436	1072	463

已知生成氣態甲醇，CO里面含C≡O．請寫出該反應的熱化學方程式為

CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116KJ/mol

（3）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應的熱化學方程式如下：
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
在一體積不變的容器中，當合成氨反應達到平衡后，在t₁時升高溫度，t₂重新達到平衡，t₃時充入氮氣，t₄時重新達到平衡，t₅時移去一部分產物，t₆時又達到平衡，請在下面的反應速率與時間關系圖中畫出t₁到t₅逆反應速率、t₅到t₆正反應速率的變化情況．
（4）氫氣可用于生產燃料電池，丙烷氣體也可以．美國科學家成功開發便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料，一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質是固態氧化物，在熔融狀態下能傳導O^2-．則通丙烷的電極發生的電極反應為

C₃H₈+10O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O

Ⅱ沉淀物并非絕對不溶，且在水及各種不同的溶液中溶解度有所不同，同離子效應、絡合物的形成等都會使沉淀物的溶解度有所改變．已知AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，如圖是某溫度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情況．由以上信息可知：
（1）由圖知該溫度下AgCl的溶度積常數為

10^-12

．
（2）AgCl在NaCl溶液中的溶解出現如圖所示情況（先變小后變大）的原因是：

開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了．

．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）該反應為熵增大，焓增大的反應，由△G=△H-T△S判斷；
平衡常數指生成物濃度的系數次冪之積與反應物濃度系數次冪之積的比值，平衡常數k=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

，結合水的轉化率求出參加反應的水的物質的量，根據三段式用求出出各組分的物質的量變化量、平衡時各組分的物質的量，進而求出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數計算；
（2）CO與H₂反應生成甲醇，根據反應熱=生成物的總鍵能-反應物的總鍵能，計算出反應熱，寫出該熱化學方程式，注意物質的狀態，反應熱的符號與數值、單位；
（3）在t₁時升高溫度，正逆反應速率都增大，反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，逆反應速率增大多，t₂重新達到平衡，平衡時速率比原來高；
t₃時充入氮氣，平衡向正反應移動，生成物氨氣的濃度增大，逆反應速率增大，t₄時重新達到平衡；
t₅時移去一部分產物，氨氣濃度降低，平衡向正反應移動，反應物濃度降低，正反應速率降低，t₆時又達到平衡．
（4）負極發生氧化反應，所以丙烷應在負極上通入，丙烷失去電子與氧離子反應，生成二氧化碳和水；
Ⅱ（1）由AgCl的溶度積Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）計算；
（2）開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物，所以Ag⁺濃度又變大了．

解答：解：Ⅰ（1）該反應為熵增大，焓增大的反應，由△G=△H-T△S，△G＜0反應可自發進行，可知該反應在高溫時可以自發進行，常溫下難以自發進行．
參加反應的水的物質的量為2mol×20%=0.4mol，則
對于反應       C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），
開始（mol）：1      2               0       0
變化（mol）：0.4              0.4     0.4
平衡（mol）：1.6              0.4       0.4
所以平衡時H₂O的濃度為

1.6mol

2L

=0.8mol/L，CO和H₂的濃度為

0.4mol

2L

=0.2mol/L，
所以平衡常數k=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

=

0.2×0.2

0.8

=0.05，
故答案為：不能自發進行；0.05；
（2）對于CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g），反應熱△H=1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（413KJ/mol×3+358KJ/mol+463KJ/mol ）=-116 KJ/mol，
所以該反應的熱化學方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116 KJ/mol，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-116 KJ/mol；
（3）在t₁時升高溫度，正逆反應速率都增大，反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，逆反應速率增大多，t₂重新達到平衡，平衡時速率比原來高；
t₃時充入氮氣，平衡向正反應移動，生成物氨氣的濃度增大，逆反應速率增大，t₄時重新達到平衡；
t₅時移去一部分產物，氨氣濃度降低，平衡向正反應移動，反應物濃度降低，正反應速率降低，t₆時又達到平衡．
據此作圖為，故答案為：；
（4）負極發生氧化反應，所以丙烷應在負極上通入，丙烷失去電子與氧離子反應，生成二氧化碳和水，電極反應式為C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O，
故答案為：C₃H₈+10O^2--20e-=3CO₂+4H₂O；
Ⅱ（1）由圖可知AgCl的溶度積Ksp（AgCl）=c（Ag⁺）?c（Cl^-）=10^-5×10^-7=10^-12，故答案為：10^-12；
（2）開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了，
故答案為：開始Cl^-抑制了AgCl的溶解，所以Ag⁺濃度變小了，但Cl^-濃度增大使AgCl形成[AgCl₂]^-絡合物：AgCl+Cl^-=[AgCl₂]^-，所以Ag⁺濃度又變大了．

點評：本題結合化學鍵考察了化學反應熱效應的知識，化學平衡的知識主要通過速率-時間圖的作圖來進行，沉淀溶解平衡以圖象分析為基礎，考查學生從圖象獲取信息的能力．難度較大．