Question

(16分)碳及其化合物有广泛的用途。

（1） 将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为

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

以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡转化率的是________。(填序号)

A．升高温度   B．增加碳的用量     C．加入催化剂    D．用CO吸收剂除去CO

（2） 已知：C(s)＋CO₂(g) 2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol^－1，则CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)的焓变ΔH＝________。

（3） CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g) =CH₃OH(g)。甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨作电极，该电池负极反应式为_______________。

若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液，设有0.01 mol CH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部逸出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH＝________。

（4） 将一定量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中，发生以下反应：

CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)。得到如下数据：

温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/min
H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件，反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)________________________。

（5） 工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨。合成氨反应原理为N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图甲所示。

请回答下列问题：①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为____________________。

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其他条件相同，请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

Answer

（1）A、D（2分）; （2）－41.2 kJ/mol（2分）；

（3）CH3OH(g)＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ (3分)，14

（4） （2分）

3CO2＋5OH－===2CO32—＋HCO3—＋2H2O（3分）

（5）① 使用催化剂（2分）②（2分）

【解析】

试题分析：（1）该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。提高H2O的平衡转化率，就要使平衡正向移动。A．升高温度，根据平衡移动原理，平衡向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，H2O的平衡转化率提高，正确；B．由于碳是固体，所以增加碳的用量，平衡不发生移动，H2O的平衡转化率不变，错误； C．加入催化剂，能够缩短达到平衡所需要的时间，但是平衡不发生移动，因此H2O的平衡转化率不变，错误； D．用CO吸收剂除去CO，即减小生成物的浓度，平衡正向移动，H2O的平衡转化率增大，正确；（2）①C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，②C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，①－②整理可得CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ/mol；（3）在甲醇燃料电池中，通入甲醇的电极是负极，由于是用稀硫酸作电解质溶液，所以该电池负极反应式为CH3OH(g)＋H2O－6e－=CO2＋6H＋；若有0.01 mol CH3OH完全放电，则电子转移0.06mol;由于在整个闭合回路中电子转移的数目相等，所以发生反应：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH 产生的NaOH的物质的量是0.06mol, 因为电解产生的Cl2全部逸出，所以电解后溶液中c(NaOH)=0.06mol÷0.06L=1mol/L,根据室温下水的离子积常数是1×10-14mol2/L2,可得c(H＋)=Kw÷c(OH－)= 1×10-14÷1mol/L=1×10-14mol/L，所以pH=14；（4） CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)达到平衡时各种物质的物质的量浓度是：c(CO)=0.8mol/L；c(H2O)=0.3mol/L;c(CO2)=0.2mol/L；c(H2)= 0.2mol/L。K=；是n(CO2)=0.6mol；n(NaOH)=0.20L ×5 mol/L=1mol.则发生的反应是3CO2+5NaOH=2Na2CO3+NaHCO3。离子方程式是：3CO2+ 5OH－= 2CO32－+ HCO3－；（5）①由于与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ达到平衡所需要的时间缩短，而物质的平衡含量不变，所以改变的条件为使用了催化剂；②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，由于合成氨的反应是放热反应，若其他条件相同，升高温度，则化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短，但是化学平衡逆向移动，所以氨气的平衡含量降低，所以实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图是。

考点：考查外界条件对平衡移动的影响、化学平衡产生的计算、盖斯定律的应用、离子方程式的书写。