Question

碳及其化合物有廣泛的用途。
(1)將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，
以上反應(yīng)達(dá)到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率的是________。(填序號(hào))

A．升高溫度

B．增加碳的用量

C．加入催化劑

D．用CO吸收劑除去CO

(2)已知：C(s)＋CO₂(g)2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol^－1，則CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)的焓變?chǔ)�H＝________。
(3)CO與H₂在一定條件下可反應(yīng)生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨作電極，該電池負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________。
若用該電池提供的電能電解60 mL NaCl溶液，設(shè)有0.01 mol CH₃OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl₂全部逸出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)束后所得溶液的pH＝________。
(4)將一定量的CO(g)和H₂O(g)分別通入到體積為2.0 L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)。得到如下數(shù)據(jù)：

溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
	H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

 
通過(guò)計(jì)算求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)________。改變反應(yīng)的某一條件，反應(yīng)進(jìn)行到t min時(shí)，測(cè)得混合氣體中CO₂的物質(zhì)的量為0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應(yīng)的離子方程式為(用一個(gè)離子方程式表示)__________________________
(5)工業(yè)生產(chǎn)是把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過(guò)處理后獲得的較純H₂用于合成氨。合成氨反應(yīng)原理為N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。實(shí)驗(yàn)室模擬化工生產(chǎn)，分別在不同實(shí)驗(yàn)條件下反應(yīng)，N₂濃度隨時(shí)間變化如圖甲所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，實(shí)驗(yàn)Ⅱ改變的條件為_(kāi)_______________________________。
②實(shí)驗(yàn)Ⅲ比實(shí)驗(yàn)Ⅰ的溫度要高，其他條件相同，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅲ中NH₃濃度隨時(shí)間變化的示意圖。

Answer 1

(1)AD
(2)－41.2 kJ·mol^－1
(3)CH₃OH(g)＋H₂O－6e^－=CO₂＋6H^＋　14
(4)K＝＝0.17　3CO₂＋5OH^－=2CO₃^2—＋HCO₃^—＋2H₂O
(5)①使用催化劑
②

(1)該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向右移動(dòng)，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率升高，A項(xiàng)正確；增加固體反應(yīng)物的量不會(huì)引起平衡的移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑不能使平衡移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；生成物濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率升高，D項(xiàng)正確。(2)根據(jù)蓋斯定律，方程式C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)與C(s)＋CO₂(g)??2CO(g)相減可得CO(g)＋H₂O(g)??CO₂(g)＋H₂(g)，則ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1－172.5 kJ·mol^－1＝－41.2 kJ·mol^－1。(3)電池總反應(yīng)為2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O，酸性條件下，正極反應(yīng)為O₂＋4H^＋＋4e^－=2H₂O，總反應(yīng)減去正極反應(yīng)可得負(fù)極反應(yīng)為CH₃OH(g) ＋H₂O－6e^－=CO₂＋6H^＋；0.01 mol CH₃OH完全放電可提供0.06 mol電子，則電解NaCl溶液時(shí)電路中流過(guò)的電子為0.06 mol，生成OH^－的物質(zhì)的量為0.06 mol，溶液中c(OH^－)＝1 mol/L，pH＝14。
(4)由題目所給數(shù)據(jù)可知：
CO(g)�。�　H₂O(l)??CO₂(g)　＋　H₂(g)　　
起始量  2.0 mol  1.0 mol  0  0
轉(zhuǎn)化的量  0.4 mol  0.4 mol  0.4 mol  0.4 mol
平衡量  1.6 mol  0.6 mol  0.4 mol  0.4 mol
平衡濃度  0.8 mol/L  0.3 mol/L  0.2 mol/L  0.2 mol/L
則K＝≈0.17；由題意可知，CO₂和NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶5，可知產(chǎn)物中CO₃^2—和HCO₃^—共存。(5)①與實(shí)驗(yàn)Ⅰ比較，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中反應(yīng)速率加快且反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率沒(méi)有改變，故改變的條件為使用了催化劑；②溫度升高，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，則在曲線中早到達(dá)拐點(diǎn)；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故生成物濃度降低