Question

【題目】氫氣是21世紀的新型能源．制氫的方法之一是以煤的轉化為基礎，部分反應如下： CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1
CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s）△H=﹣172kJmol﹣1
CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）△H=﹣187kJmol﹣1
（1）寫出CO與H2生成CH4和水蒸氣的熱化學方程式 ．
（2）某溫度下，在10L密閉容器中投入CO2、H2和CaO，僅發生CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）和CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s）兩個反應，部分物質的物質的量與時間的關系如表所示：

物質 N（mol） 時間（min）	CO2	H2	CaO
0	0.50	1.00	0.40
2	0.35	0.60	a
6	0.20	0.20	b
8	0.20	0.20	b

①反應在0～2min內的平均反應速率v（H2）=
②b=
③反應到達平衡后，改變反應的某些條件，再次達到平衡時，不正確的是（填字母）
A．擴大容器體積c（H2）增大 B．升高溫度，n（CO2）增大
C．充入少量H2 ， CaCO3質量減小 D．充入少量CO2 ， c（CH4）增大
④此溫度下，反應CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）的化學平衡常數K= ． 若向10L容器中投入CO2、H2和CH4各0.1mol，H2O（g）xmol，要使v正（CO2）＞v逆（CO2），x的取值范圍為
（3）若以CH4、O2組成燃料電池，在酸性條件下負極電極反應式為．當兩極消耗3.36L氣體（標準狀況）時，將產生的氣體（假設全部逸出）通入50mL2molL﹣1 NaOH溶液中，下列說法正確的是
A.反應過程中共轉移電子1.2mol
B.所得溶液為Na2CO3和NaHCO3的混合溶液
C.c（Na+ ）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣ ）＞c（HCO3﹣）＞c（H+）
D.c（OH﹣）=2c（H2CO3）+c（HCO3﹣ ）+c（H+ ）

Answer 1

【答案】
（1）CO（g）+3H2（g）?CH4（g）+H2O（g）△H=﹣228kJ?mol﹣1
（2）0.02mol/L．min；0.10； AC； ；0＜x
（3）CD
【解析】解：（1）①CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJmol﹣1

②CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）△H=﹣187kJmol﹣1，①+②得CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H=﹣228kJmol﹣1，

所以答案是：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）△H=﹣228kJmol﹣1；（2）①v（H2）= = =0.02mol/L．min，

所以答案是：0.02mol/L．min；

②CaO（s）+CO2（g）CaCO3（s）據此方程式，則CaO（s）和CO2（g）前系數都為1，0﹣6min內CO2（g）的物質的量變化了0.30mol，則CaO（s）的物質的量變化也為0.30mol，故b=0.40mol﹣0.30mol=0.10mol，

所以答案是：0.10；

③A．擴大容器體積，相當于減小壓強，向氣體體積增大的方向進行，故向逆向進行則n（H2）增大，但是得不償失，c（H2）減小，故A錯誤；

B．升高溫度，向吸熱方向進行，故向逆反應方向進行，則n（CO2）增大，故B正確；

C．充入少量H2，使體系壓強增大，向氣體體積減小的方向進行，故向正反應方向進行，則CaCO3質量增加，故C 錯誤；

D．充入少量CO2，使體系壓強增大，向氣體體積減小的方向進行，故向正反應方向進行，故c（CH4）增大，故D正確；

所以答案是：AC；

④	CO2（g）+	4H2（g）	CH4（g）+	2H2O（g）
起始	0.05	0.1	0	0
轉化	0.02	0.08	0.02	0.04
平衡	0.03	0.02	0.02	0.04

故化學平衡常數k= = = ；要使v正（CO2）＞v逆（CO2），則反應向正反應方向進行QC= ，故0＜x ，

所以答案是： ；0＜x ；（3）甲烷燃料電池，總的電極反應方程式為CH4+3O2═CO2+2H2O，

A．

CH4+2O2═CO2+2H2O～	8mole﹣
22.4×3	8
3.36	0.4

，故反應過程中共轉移電子0.4mol，故A錯誤；

B．

CH4+2O2═CO2+2H2O～	8mole﹣
22.4×3	1
3.36	0.05

<>，則n（CO2）=0.05mol，n（NaOH）=0.05L×2molL﹣1=0.1mol，故n（NaOH）：n（CO2）=2：1，

2 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，由方程式得，n（NaOH）：n（CO2）=2：1，故溶液為Na2CO3，故B錯誤；

C．在一定條件下Na2CO3溶液存在水解平衡：CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液顯堿性，離子濃度大小為：c（Na+）＞c（CO32﹣）＞c（OH﹣）＞c（HCO3﹣）＞c（H+），故C正確；

D．根據物料守恒得2c（CO32﹣）+2c（HCO3﹣）+2c（H2CO3）=c（Na+）①，根據電荷守恒得c（Na+）+c（H+ ）=c（OH﹣）+c（HCO3﹣ ）+2c（CO32﹣）②，由①②整理得，c（OH﹣）=2c（H2CO3）+c（HCO3﹣ ）+c（H+ ），故D正確；

所以答案是：CD．

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解化學平衡的計算的相關知識，掌握反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．