Question

（16分）碳及其化合物应用广泛。

I 工业上利用CO和水蒸汽反应制氢气，存在以下平衡：

CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g) △H＞0

（1）向1L恒容密闭容器中注入CO(g)和H₂O(g),830℃时测得部分数据如下表。则该温度下反应的平衡常数K=______________。

（2）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注入2mol CO、2mol H₂O(g),1molCO₂和1mo1H₂，此时v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)

（3）上述反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可采取的措施是_______（填字母代号）。

A．升高温度          

B．加入催化剂       

C．增大压强 

D．增加CO的浓度    

E．及时分离出CO₂

II 已知CO(g)+1/2 O₂ (g)＝CO₂ (g)            △H＝一141 kJ·mol^-1

2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)                       △H＝一484 kJ·mol^-1

CH₃OH（1）+3/2O₂ (g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)         △H＝一726 kJ·mol^-1

（4）用CO(g)、H₂(g)化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________________________。

III某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解100mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（5）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式__________________________________ 。

（6）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后,石墨电极上的电极反应式____________，原混合溶液中CuSO₄的物质的量浓度____________mol/L。（假设溶液体积不变）

（7）将在t₂时所得的溶液稀释至200mL，该溶液的pH约为___________。

Answer

（1） 1 （2分） （2）＞（2分） （3）A E （2分）

（4）CO(g) + 2H2(g) == CH3OH（1） △H＝101 kJ·mol-1 （2分）

(5) CH3OH -- 6e- + 8OH- == CO32-+ 6H2O （2分）

(6) 4OH-－4e-=2H2O+O2↑ 或 2H2O－4e-=4H++O2↑（2分） 0.2（2分）

（7）1 （2分）

【解析】

试题分析：（1）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始物质的量 0.200 0.300 0 0

改变物质的量 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡时物质的量 0.08 0.18 0.12 0.12

平衡常数=0.12×0.12/0.08×0.18=1.（2）Qc=1×1/2×2=0.25<1，所以反应向正向进行，所以正反应速率大于逆反应速率。（3）提高一氧化碳的转化率，要是平衡正向移动，所以可以升温，或及时分离出二氧化碳。选AE。加入催化剂不改变物质的转化率，增大压强，平衡不移动，不影响转化率，增加一氧化碳的浓度，转换率降低。（4）将反应标记为①②③，根据盖斯定律，①+②-③，得热化学方程式为：CO(g) + 2H2(g) == CH3OH（1） △H＝101 kJ·mol-1 。（5）甲中通入甲醇的一极，为原电池的负极，在碱性条件下，CH3OH -- 6e- + 8OH- == CO32-+ 6H2O ，（6）乙为电解池，石墨电极连接原电池的正极，为电解池的阳极，刚开始电解产生氯气，后产生氧气，铁为阴极，刚开始铜离子放电，所以根据丙图，Ⅰ为阴极产生的气体，Ⅱ为阳极产生的气体，t1后，石墨电极上是产生氧气的电极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑ 或 2H2O－4e-=4H++O2↑。由图像知得到224毫升的氯气，转移电子0.02摩尔，产生了336-224=112毫升氧气，转移电子0.005×4=0.02摩尔，所以根据电子守恒，铜离子的物质的量=（0.02+0.02）/2=0.02摩尔，所以铜离子浓度=0.02/0.1=0.2 mol/L。（7）根据2H2O－4e-=4H++O2↑，产生112毫升氧气，产生了0.02摩尔的氢离子，故氢离子浓度=0.02/0.1=0.1mol/L,所以pH=1.

考点：化学平衡常数，浓度积和反应进行的方向，化学平衡移动，原电池和电解池原理的应用。