Question

(14分) 碳及其化合物有廣泛的用途。
（1）C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1，以上反應達到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂的產率的是         。(填序號)

A．升高溫度

B．增加碳的用量

C．加入催化劑

D．用CO吸收劑除去CO

（2）又知，C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol^-1
則CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）的△H=         
（3）CO與H₂在一定條件下可反應生成甲醇，甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨做電極，該電池負極反應式為            。
（4）在一定溫度下，將CO(g)和H₂O(g)各0.16 mol分別通入到體積為2.0L的恒容密閉容器中，發生以下反應：CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下數據：

t / min	2	4	7	9
n(H2O)/mol	0.12	0.11	0.10	0.10

①其他條件不變，降低溫度，反應達到新平衡前v(逆)______v(正)(填“>”、“<”、“=”)
②該溫度下此反應的平衡常數K=___________
③其他條件不變，再充入0.1mol CO和0.1mol H2O(g)，平衡時CO的體積分數___________(填“增大”、“減小”、“不變”)。

Answer 1

（14分）(1) AD （2分） 
(2)- 41.2KJ/mol （2分） 
(3)CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺ （3分）
 (4) ①< （2分）   ② 0.36 （2分）  ③不變  （3分）

試題分析：（1）A、升高溫度，平衡正向移動，氫氣的產率增大，正確；B、碳為固體，增加碳的量對平衡無影響，氫氣的產率不變，錯誤；C、加入催化劑對平衡無影響，氫氣的產率不變，錯誤；D、用CO吸收劑除去CO，生成物的濃度減小，平衡正向移動，氫氣的產率增大，正確，答案選AD；、
（2）C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol^-1，  ①
C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol^-1        ②
根據蓋斯定律，
CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）的△H=①-②="131.3" kJ?mol^-1-172.5kJ?mol^-1=- 41.2KJ/mol；
（3）稀硫酸作電解質，甲醇為燃料，則負極是甲醇發生的氧化反應，生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺ ；
（4）① CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）為放熱反應，所以降低溫度，平衡正向移動，達新平衡前v(逆)<v(正);
②                 CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）
開始時（mol/L）     0.08      0.08
平衡時（mol/L）     0.05      0.05           0.03       0.03
所以化學平衡常數K=0.03²/0.05²=0.36;
③該反應為反應前后氣體的物質的量不變的可逆反應，所以充入物質的物質的量對應成比例時，達到的平衡是等效平衡，開始時CO與H₂O物質的量比是1:1，再充入0.1mol CO和0.1mol H2O(g)，CO與H₂O物質的量比仍是1:1，所以再達平衡時與原平衡等效，CO的體積分數不變。