Question

（12分）煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

（1）在煤的气化反应器中发生如下几种反应：

C（s）十H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）   △H₁= +131kJ/mol

C（s）+O₂（g）=CO₂（g）             △H₂= —394kJ/mol

CO（g）+1／2O₂（g）=CO₂（g）        △H₃= —283kJ/mol

则CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）△H=          

（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应

CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度／℃	起始量／mol	平衡量／mol	反应达平衡时间／min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	5
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①实验l中以 CO₂表示的反应速率为                  。

②在900℃时，此反应的平衡常数K＝          

③若其它条件不变向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H₂O和0.4 mol CO₂，达到新平衡时CO的转化率将        （变大、变小、不变）

（3）将标准状况下224mLCO₂通入200mL 0.1 mol/L KOH溶液中，充分反应后得到溶液X，若不考虑溶液体积的变化，下列有关X的叙述不正确的是      

A、c(OH^－)＝c(H⁺)+ c(HCO₃^—)+ 2c(H₂CO₃)

B、该溶液中，c(K⁺) > c(CO₃^2—) > c(OH^－) > c(HCO₃^—)> c(H⁺)

C、该溶液中，水电离出的c(OH^－)大于水电离出的c(H⁺)

（4）以CO和O₂为原料,用KOH作电解质组成燃料电池，则该电池负极的反应式为         。

若将该电池作电源，以石墨为电极电解硫酸铜溶液，当产生时0.64gCu，理论上至少需要消耗标况下的CO气体        mL

Answer

（1）-41（2分）

（2）①0.16mol/(L·min)（2分）；②1/6（2分）；③变小；（1分）

（3）C（1分）；

（4）CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O（2分）；224（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，所求热化学方程式的热效应△H=△H1-△H2+2△H3=+131kJ/mol-（—394kJ/mol）+2×（—283kJ/mol）=-41kJ/mol；

（2）①实验l中，CO的物质的量减少4-2.4=1.6mol，则二氧化碳的物质的量增加1.6mol，所以以 CO2表示的反应速率为1.6mol/2L/5min=0.16mol/(L·min)；

②在900℃时，此反应平衡时c(CO)=1.6mol/2L=0.8mol/L，c(H2)= c（CO2）=0.4mol/2L=0.2mol/L，c（H2O）=(1-0.4)mol/2L=0.3mol/L，所以该温度的平衡常数K= c(H2)·c（CO2）/ c(CO)·c（H2O）=1/6；

③若其它条件不变向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H2O和0.4 mol CO2，则c（CO2）=（0.4+0.4）mol/2L=0.4mol/L，c（H2O）=(1-0.4+0.4)mol/2L=0.5mol/L，则Qc=1/5>1/6，所以平衡逆向移动，则CO的转化率变小；

（3）标准状况下224mLCO2的物质的量是0.224L/22.4L/mol=0.01mol， 200mL 0.1 mol/L KOH溶液中KOH的物质的量是0.2L×0.1mol/L=0.02mol，所以二氧化碳与氢氧化钾反应生成碳酸钾和水。A、符合质子守恒定律，正确；B、碳酸钾溶液中，碳酸根离子水解，所以碳酸根离子浓度小于钾离子浓度，水解使溶液呈碱性，所以c(OH－) > c(HCO3—)> c(H+)，所以c(K+) > c(CO32—) > c(OH－) > c(HCO3—)> c(H+)，正确；C、水电离产生的氢氧根离子与氢离子的浓度始终相等，错误，答案选C；

（4）以CO和O2为原料,用KOH作电解质组成燃料电池，则负极发生氧化反应，CO发生氧化反应，与氢氧根离子结合生成碳酸根离子和水，电极反应式为CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O；以石墨为电极电解硫酸铜溶液，当产生时0.64gCu，Cu2++2e-==Cu，则转移电子的物质的量是0.64g/64g/mol×2=0.02mol，根据得失电子守恒，则需要CO在标准状况下的体积是0.02mol/2×22.4L/mol=224mL。

考点：考查盖斯定律的应用，化学平衡的移动，平衡常数的计算，离子浓度的比较，电化学反应原理的应用