Question

【題目】過度排放CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，為了減少煤燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染，煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑．煤綜合利用的一種途徑如圖所示．
（1）已知C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H1=+131.3kJmol﹣1 ， C（s）+2H2O（g）═CO2（g）+2H2（g）△H2=+90kJmol﹣1 ． 則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是 ．
（2）用如圖原電池裝置可以完成過程⑤的轉(zhuǎn)化，該裝置b電極的電極反應(yīng)式是 ．
（3）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示，則： ①p1p2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H2 ， 達(dá)到新平衡時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③在p1下，100℃時(shí)，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)為（用含a、V的代數(shù)式表示）．
（4）右上圖表示CO2與H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的過程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化： 關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是（填編號(hào)）．
A.△H＞0，△S＞0
B.△H＞0，△S＜0
C.△H＜0，△S＜0
D.△H＜0，△S＞0
（5）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），測(cè)得CO2（g）和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示： ①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡，CO2的平均反應(yīng)速率v（CO2）= ．
②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是（填編號(hào)）．

A．升高溫度
B．將CH3OH（g）及時(shí)液化移出
C．選擇高效催化劑
D．再充入1mol CO2和3mol H2 ．

Answer 1

【答案】
（1）CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.3kJ?mol﹣1
（2）O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣
（3）＜；增大；
（4）C
（5）0.075mol?L﹣1?min﹣1；BD
【解析】解：（1）C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H1=+131.3kJmol﹣1①

C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H2=+90kJmol﹣1②

由蓋斯定律②﹣①得：

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.3kJmol﹣1

所以答案是：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.3kJmol﹣1；（2）燃料電池中燃料在原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是氧氣得到電子在酸性環(huán)境中生成水，即正極電極反應(yīng)：O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；

所以答案是：O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣；（3）①溫度相同時(shí)，作垂直x軸的輔助線，發(fā)現(xiàn)壓強(qiáng)為P2的CO的轉(zhuǎn)化率高，該反應(yīng)正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P1＜P2，所以答案是：＜；②在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H2（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大；

所以答案是：增大；③在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇．即

	CO（g）+	2H2（g）═	CH3OH（g）
起始濃度			0
轉(zhuǎn)化濃度
平衡濃度

則K= = ；

所以答案是：K= ；（4）依據(jù)反應(yīng)和圖象分析判斷：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），氣體的物質(zhì)的量減少，反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)△S＜0；反應(yīng)物能量高于生成物的能量，判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，

所以答案是：C；（5）二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大；10nim內(nèi)達(dá)到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則：①二氧化碳的反應(yīng)速率V（CO2）= =0.075mol/Lmin；

所以答案是：0.075 molL﹣1min﹣1②措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是：

A、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；故A錯(cuò)誤；

B、將CH3OH（g）及時(shí)液化抽出，減小生成物的量，平衡正向進(jìn)行，故B正確；

C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學(xué)平衡，故C錯(cuò)誤；

D、再充入l molCO2和4molH2，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，故D正確；

故選：BD；

【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識(shí)，掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）．