Question

（15分）焦炭与CO、H₂均是重要的能源，也是重要的化工原料。

（1）已知C、H₂、CO的燃烧热（△H）分别为－393.5 kJ·mol^－1、－285.8kJ·mol^－1、－283 kJ·mol^－1，又知水的气化热为＋44 kJ／mol。

①焦炭与水蒸气反应生成CO、H₂的热化学方程式为___________________。

②若将足量焦炭与2mol水蒸气充分反应，当吸收能量为191．7 kJ时，则此时H₂O（g）的转化率为_________________。

（2）将焦炭与水蒸气置于容积为2L的密闭容器中发生反应：C（s）＋H₂O（g）CO（g）＋H₂（g），其中H₂O、CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

①第一个平衡时段的平衡常数是______________，若反应进行到2 min时，改变了温度，使曲线发生如图所示的变化，则温度变化为___________（填“升温”或“降温”）。

②反应至5 min时，若也只改变了某一个条件，使曲线发生如图所示的变化，该条件可能是下述中的____。

a．增加了C

b．增加了水蒸气

c．降低了温度

d．增加了压强

（3）假设（2）中反应在第2min时，将容器容积压缩至1 L，请在上图中绘制出能反映H₂O、CO物质的量变化趋势的图像。

（4）若以CO、O₂、K₂CO₃等构成的熔融盐电池为动力，电解400 mL饱和食盐水，则负极上的电极反应式为______________________，当有5·6g燃料被消耗时，电解池中溶液的pH＝__________（忽略溶液的体积变化，不考虑能量的其它损耗）。

Answer

（1）①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3KJ/mol（2分）②73%（2分）

（2）①0.017（2分）升温（1分）②b（2分）

（3）（2分）

（4）CO-2e-+CO32-=2CO2（2分） 14 （2分）。

【解析】

试题分析：（1）由题给数据可写出如下四个热化学方程式

用用第一个式子减去后面的三个式子即可得到C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3KJ/mol。当吸收的热量为191.7KJ时，由热化学方程式求反应消耗的水蒸气为1.46摩尔，水蒸气的 转化率为1.46/2=0.73。

（2）观察图像知，2分钟时改变条件后相同时间内水的消耗量增多，这表明反应速率加快，故属于升高温度的变化，t1-t2时段内，一氧化碳的浓度=氢气的浓度=0.1mol/L，水蒸气的浓度为0.6mol/L，由此可求K值。改变条件的一瞬间，只有水的浓度增大而一氧化碳的浓度保持不变，说明改变的条件为增加水蒸气。

（3）压缩体积的一瞬间，水和一氧化碳的物质的量没有变化，但平衡向逆反应方向移动，水的物质的量增大而一氧化碳的减小，题目只要求能表示出变化的趋势，故不必考虑平衡时一氧化碳和水具体的物质的量。

（4）负极上是一氧化碳失去电子，结合碳酸根，生成二氧化碳，由此写成负极的电极反应，5.6克一氧化碳为0.2摩尔，转移的电子数为0.4摩尔，由氢离子得到2个电子生成氢气可知，消耗了0.4摩尔氢离子，故溶液中氢氧根的物质的量为0.4摩尔，氢氧根离子浓度为1mol/L，pH=14。

考点：化学平衡移动，盖斯定律，电解原理的应用。