Question

【題目】水煤氣（CO 和H2）是重要燃料和化工原料，可用水蒸氣通過(guò)熾熱的炭層制得：C(s) + H2O(g) CO(g) +H2(g) △H＝+131.3 kJ·mol-1。

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的升高而___________（選填“增大”“ 減小”或“不變”）

（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C(s)部分移走，平衡____________（選填“向左移”“向右移”或“不移動(dòng)”）。

（3）下列事實(shí)能說(shuō)明該反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到平衡狀態(tài)的有___________（填序號(hào)）。

A．單位體積內(nèi)每消耗1 mol CO的同時(shí)生成1molH2

B．混合氣體總物質(zhì)的量保持不變

C．生成H2O(g)的速率與消耗CO的速率相等

D．H2O(g)、CO、H2的濃度相等

（4）某溫度下，將4.0 mol H2O(g)和足量的炭充入2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，C(s)＋ H2O(g) CO(g)＋H2(g)，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得K=1，則此溫度下H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為_____。

（5）己知：① C(s)＋H2O(l) =CO(g)＋H2(g) △H1

② 2CO(g)＋O2(g)＝2CO2 (g) △H2

③ H2O (l)＝H2 (g)＋1/2 O2 (g) △H3

則C(s)＋O2 (g)＝CO2 (g)的△H＝_____________________。

（6）若設(shè)計(jì)以一氧化碳為燃料的堿性燃料電池，則正極為通入_______（填化學(xué)式）的一極，其電極反應(yīng)式是：__________________________________________________。

Answer 1

【答案】增大 不移動(dòng) AB 50% △H1+△H2/2—△H3 O2 O2 + 4e-+ 2H2O=4OH－

【解析】

（1）該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

（2）將體系中的C（s）全部移走，對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡都沒(méi)有影響；

（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；

（4）依據(jù)題給數(shù)據(jù)建立三段式，通過(guò)平衡常數(shù)計(jì)算；

（5）依據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

（6）通入還原劑一氧化碳的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極。

（1）該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；

（2）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中的C（s）全部移走，不影響水、CO、氫氣濃度變化，對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡都沒(méi)有影響，平衡不移動(dòng)，故答案為：不移動(dòng)；

（3）A、單位體積內(nèi)每消耗1molCO的同時(shí)生成1molH2，說(shuō)明反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，說(shuō)明該反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

B、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，混合氣體總物質(zhì)的量保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

C、生成H2O（g）的速率代表逆速率，消耗CO的速率相代表逆速率，不能表明反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

D、H2O（g）、CO、H2的濃度相等和起始量變化量有關(guān)，不能作為平衡標(biāo)志，故D錯(cuò)誤；故選AB，故答案為：AB；

（4）設(shè)H2O（g）的轉(zhuǎn)化率為x，由題意建立如下三段式：

C(s)＋ H2O(g) CO(g)＋H2(g)

起（mol/L） 2 0 0

變（mol/L） 2x 2x 2x

平（mol/L） 2-2x 2x 2x

由化學(xué)平衡常數(shù)K=c(CO)c(H2)/c(H2O)=1,可得關(guān)系式：(2x)2/(2-2x)=1，解關(guān)系式x=0.5，故答案為：50%；

（5）由蓋斯定律反應(yīng)①+②/2-③可得C(s)＋O2 (g)＝CO2 (g)，則△H=△H1+△H2/2—△H3,故答案為：△H1+△H2/2—△H3；

（6）若設(shè)計(jì)以一氧化碳為燃料的堿性燃料電池，則通入還原劑一氧化碳的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極，堿性條件下，氧氣放電的電極反應(yīng)式為，故答案為：O2；O2 + 4e-+ 2H2O=4OH－。