Question

碳及其化合物應用廣泛。
I.工業(yè)上利用CO和水蒸汽反應制氫氣，存在以下平衡:CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)
（1）沸石分子篩中含有硅元素，請寫出硅原子結(jié)構示意圖__________。
（2）向1L恒容密閉容器中注人CO和H₂o(g),830℃時測得部分數(shù)據(jù)如下表。則該溫度下反應的平衡常
數(shù)K=______________。

（3）相同條件下，向1L恒容密閉容器中，同時注人1mol CO、1mol H₂O(g),2molCO₂和2mo1 H₂，此時v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)
II.已知CO(g)+1/2 O₂ (g)＝CO₂ (g)             △H＝一141 kJ·mol^-1
2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)                       △H＝一484 kJ·mol^-1
CH₃OH（1）+3/2O₂ (g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)         △Hl＝一726 kJ·mol^-1
（4）利用CO、H₂化合制得液態(tài)甲醇的熱化學方程式為___________。
III.一種新型氫氧燃料電池工作原理如下圖所示

（5）寫出電極A的電極反應式_____________。
（6）以上述電池電解飽和食鹽水，若生成0.2mo1 Cl₂，則至少需通人O₂的體積為_____L(標準狀況)。

Answer 1

（1）　 （2分）
（2）1　 （3分）
（3）＜　　 （2分）
（4）CO(g) + 2H₂(g)＝CH₃OH(l)   △H＝+101 kJ/mol  （方程式對給１分，共3分）
（5）H₂－2e^－+ CO₃^2－ ＝CO₂ + H₂O　 （3分） （6）2.24�。�2分）

試題分析：（1）硅因素位于第三周期第ⅣA族，因此原子結(jié)構示意圖為。
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，平衡時CO和水蒸氣的濃度分別是0.080mol/L和0.180mol/L，其中消耗CO的濃度是0.200mol/L－0.080mol/L＝0.120mol/L，因此根據(jù)方程式可知生成CO₂和氫氣的濃度均是0.120mol/L，實驗該溫度下反應的平衡常數(shù)K＝＝1。
（3）相同條件下，向1L恒容密閉容器中，同時注人1mol CO、1mol H₂O(g),2molCO₂和2mo1 H₂，則此時＝4＞1，所以反應逆反應方向進行，因此v(正 )＜v(逆)。
（4）已知① CO(g)+1/2 O₂ (g)＝CO₂ (g) △H＝一141 kJ·mol^-1、② 2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g) △H＝一484 kJ·mol^-1、③ CH₃OH（1）+3/2O₂ (g)＝CO₂(g)+2H₂O(g) △Hl＝一726 kJ·mol^-1，則根據(jù)蓋斯定律可知①+②-③即得到CO、H₂化合制得液態(tài)甲醇的熱化學方程式為CO(g) + 2H₂(g)＝CH₃OH(l)   △H＝+101 kJ/mol。
（5）原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應，正極得到電子發(fā)生還原反應。則根據(jù)裝置圖可知，氫氣在A電極通入，因此A電極是負極，由于電解質(zhì)是熔融的碳酸鉀，而原電池中陰離子向負極移動，所以負極電極反應式為H₂－2e^－+ CO₃^2－ ＝CO₂ + H₂O。
（6）電解池中氯離子放電生成氯氣，電極反應式為2Cl－2e^－＝Cl₂↑，所以生成0.2mol氯氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.4mol。氧氣在反應中得到4個電子，因此根據(jù)得失電子守恒可知消耗氧氣的物質(zhì)的量是0.4mol÷4＝0.1mol，在標準狀況下的體積是2.24L。