Question

碳、氯、硫及其化合物有廣泛的用途．
Ⅰ．（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣．反應為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，以上反應達到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡轉化率的是

 

．（填序號）
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）又知，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，則CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的焓變△H=

 

．
（3）CO與H₂在一定條件下可反應生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨做電極，該電池負極反應式為：

 

．
Ⅱ．如圖甲、乙是電化學實驗裝置．

（1）若甲、乙兩燒杯中均盛有NaCl溶液．
①甲中石墨棒上的電極反應式為

 

．
②將濕潤的淀粉KI試紙放在乙燒杯上方，發(fā)現試紙先變藍后褪色，這是因為過量的Cl₂氧化了生成的I₂．若反應中Cl₂和I₂的物質的量之比為5：1，且生成兩種酸，該反應的化學方程式為

 

．
（2）若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO₄溶液．
①甲中鐵棒上的電極反應式為

 

．
②如果起始時乙中盛有200mL pH=5的CuSO₄溶液（25℃），一段時間后溶液的pH變?yōu)?，若要使溶液恢復到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加入

 

（填寫物質的化學式）

 

g．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,反應熱和焓變,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，反應是氣體體積不變的吸熱反應；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算分析得到；
（3）依據原電池原理分析，燃料電池是燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應，依據電解質溶液時酸性溶液書寫電極反應；
Ⅱ、（1）①甲是原電池反應，鐵做負極失電子，正極是氧氣得到電子生成氫氧根離子；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價降低，由電子守恒及Cl₂和I₂的物質的量之比為5：1來判斷反應后I元素的化合價，以此來書寫化學反應；
（2））①甲為原電池裝置，鐵作負極，鐵失電子；
②根據電解硫酸銅的化學反應及元素守恒來判斷加入的物質使溶液恢復到電解前的狀態(tài)，再由溶液的pH的變化計算加入物質的質量．

解答： 解：Ⅰ、（1）達到平衡后，體積不變時，能提高H₂O的平衡轉化率，應使平衡向正反應方向移動，反應是氣體體積不變的吸熱反應；
A．反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向進行，反應速率增大，有利于提高H₂O的平衡轉化率，故A符合；
B．增加碳的用量，固體不改變化學平衡，水的轉化率不變，故B不符合；   
C．加入催化劑改變化學反應速率，不改變化學平衡，水的轉化率不變，故C不符合；　　
D．用CO吸收劑除去CO，平衡正向進行，水的轉化率增大，故D符合；
故答案為：AD；
（2）①C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1，
②C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
依據熱化學方程式和蓋斯定律②-①得到，CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），△H=-41.2kJ?mol^-1；
故答案為：-41.2kJ?mol^-1 ；
（3）甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨做電極，負極電極反應為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
故答案為：CH₃OH（g）+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺；
Ⅱ．（1）①甲為原電池裝置，石墨棒上氧氣得電子發(fā)生還原反應，反應為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，
故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②Cl₂氧化了生成的I₂，Cl元素的化合價降低，生成鹽酸，反應中Cl₂和I₂的物質的量之比為5：1，設I元素的化合價為x，則5×2×1=1×2×x，解得x=+5，則生成碘酸，所以發(fā)生的化學反應為5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃，故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═10HCl+2HIO₃；
（2））①甲為原電池裝置，鐵作負極，負極反應為Fe-2e^-═Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
②由2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，要使溶液恢復原狀態(tài)，可加入CuO（或CuCO₃），一段時間后溶液的pH變?yōu)?，則c（H⁺）=0.1mol/L-10^-5mol/L=0.1mol/L，
n（H⁺）=0.2L×0.1mol/L=0.02mol，則由電解反應可知析出的Cu的物質的量為0.01mol，由Cu原子守恒可知，m（CuO）=0.01mol×80g/mol=0.8g，或m（CuCO₃）=0.01mol×124g/mol=1.24g，
故答案為：CuO（或CuCO₃）；0.8（或1.24）．

點評：本題考查較為綜合，涉及原電池、電解質以及化學平衡問題，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握化學平衡常數的應用以及平衡移動的影響因素，原電池與電解池的工作原理，明確電極反應及利用電子守恒、元素守恒等計算是解答本題的關鍵，難度中等．