Question

【题目】世界能源消费依靠化学技术，作为燃料的H2通常来自水煤气。回答下列问题：

(1)己知：① C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=akJ/mol②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H= -220 kJ/mol③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+480 kJ/mol，则 a=_____kJ/mol。

(2)某实验小组在实验室模拟反应C(s) +H2O (g)CO (g) +H2 (g)能够说明该反应达到平衡状态的是____。

a. v逆(H2O)=v正(CO) b.容器中物质的总质量不发生变化

c. n (H2O)：n (H2)=1:1且不再改变 d.恒容容器中混合气体密度不变

(3)一定温度下,在2L盛有足量炭粉的恒容密闭容器中通入0.8molH2O发生反应①，6min时生成0.7 gH2则6 min内以CO表示的平均反应速率为 ______mol/Lmin-1 (保留2位有效数字)。

(4)燃料气中CO需氧化为CO2与氢气进行分离，使用CuO/CeO2做催化剂，并向其中加入不同的酸(HIO3 或H3PO4)后，CO的转化率随温度的变化如图所示。

①加入H3PO4__________(填“促进”或，抑制”)CuO/CeO2的催化。

②CeO2可由草酸鋪［Ce2(C2O4)3］在空气中灼烧制备，同时只产生一种气体，写出该反应的化学方程式_____。

③恒温恒压下，在温度为120°C,催化剂为CuO/CeO2HIO3条件下反应，若起始时燃料气流速为1800mLmin-1,其中CO的体积分数为0.68%,则反应0.5h后剩余气体中CO的体积为__mL。

(5)有人将合成氨反应设计成原电池，装置如图所示。

①正极反应式为 _______。

②己知该原电池的标准电动势，25°C时反应的平衡常数K与之间的关系为（n为原电池反应转移的电子数），则合成氨反应（N2 +3H22NH3）的平衡常数K为 ______（用含a的代数式表示，不需要化简）。

Answer 1

【答案】+130 acd 0.029 抑制 Ce2(C2O4)3+2O2 2CeO2+6CO2 73.44 N2+6e-+6H+═2NH3

【解析】

(1)已知：②2C(s)+O2(g)═2CO(g) △H=-220kJmol-1，③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+480 kJ/mol，可利用盖斯定律，将得到①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)的反应热，以此解答该题；

(2)根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；

(3) 反应速率v=；

(4)①根据CO的转化率随温度的变化图分析；

②灼烧草酸铈[Ce2(C2O4)3]，分解制得CeO2、一氧化碳以及二氧化碳，配平方程式即可；③温度为120℃，催化剂为CuO/CeO2-HIO3时，CO的转化率是80%，结合通入CO总体积计算；

(5)①原电池的正极发生还原反应，N2得电子还原生成NH3。

②己知N2 +3H22NH3反应中转移电子数为6e-，原电池的标准电动势，再结合计算此反应的平衡常数K。

(1)已知：②2C(s)+O2(g)═2CO(g) △H=-220kJmol-1，③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+480 kJ/mol，可利用盖斯定律，将得到①C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)，则△H=akJ/mol=×[(-220kJmol-1)+(+480 kJ/mol)]=+130 kJ/mol，即a=+130；

(2)a.v逆(H2O)=v正(CO)，达到平衡状态，故a正确；

b.容器中物质的总质量一直不发生变化，不能说明达平衡状态，故b错误；

c.n (H2O)：n (H2)=1:1且不再改变，说明n(H2O)和n(H2)的物质的量一定，此时反应达到平衡状态，故c正确；

d.混合气体的体积不变，但混合气体的总质量不确定，当密度不变，则说明混合气体的总质量不再发生变化，说明达平衡状态，故d正确；

故答案为acd；

(3) 一定温度下，在2L盛有足量炭粉的恒容密闭容器中通入0.8molH2O，6min时生成0.7gH2，其物质的量为=0.35mol，由C(s) +H2O (g)CO (g) +H2 (g)反应可知生成CO的物质的量为0.35mol，则6min内以CO表示的平均反应速率=0.029mol/(Lmin)；

(4)①图示可知，相同温度下，在CuO/CeO2催化剂中加入H3PO4时CO的转化率最低，说明加人H3PO4抑制CuO/CeO2的催化；

②灼烧草酸铈[Ce2(C2O4)3]，分解制得CeO2、一氧化碳以及二氧化碳，即Ce2(C2O4)32CeO2+4CO↑+2CO2↑；

③温度为120℃，催化剂为CuO/CeO2-HIO3时，CO的转化率是80%，若燃料气流速为1800mLmin-1，CO的体积分数为0.68%，则反应0.5小时后CO的体积为1800mLmin-1×0.5h×60min/h×0.68%×(1-80%)=73.44ml；

(5)①原电池的正极发生还原反应，N2得电子还原生成NH3，则正极反应式为N2+6e-+6H+═2NH3；

②己知N2 +3H22NH3反应中转移电子数为6e-，原电池的标准电动势，再结合，则平衡常数K=。