近年来.由于温室效应和资源短缺等问题.关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视．某研究小组利用反应:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41.2kJ/mol.制备CO2与H2 的混合气体.并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用．(1)已知:850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中.通入一定� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

近年来，由于温室效应和资源短缺等问题，关于CO₂和碳酸盐应用的研究受到人们的重视．某研究小组利用反应：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2kJ/mol，制备CO₂与H₂ 的混合气体，并进一步研究CO₂与H₂以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用．
（1）已知：850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中，通入一定量的CO和H₂O，CO和H₂O浓度变化如图1所示：
下列说法正确的是

（填序号）
A．达到平衡时，氢气的物质的量是0.12mol
B．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44kJ热量
C．第4min始，混合气体的平均相对分子质量不再变化
D．第6min时，若升高温度，反应平衡常数会减小
E．第8min时，若充入氦气，会导致v_正（CO）＜v_逆（H₂O）
（2）850℃时，若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO，3.0mol H₂O，1.0mol CO₂和x mol H₂．若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是

．
（3）研究小组采用碱液吸收一定量CO₂的方法来提高混合气中H₂与CO₂的体积比．若以1L 1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算为标准状况下体积）CO₂，则吸收后溶液中各离子浓度从大到小的顺序是

．
（4）如将H₂与CO₂以4：1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH₄．已知：
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
H₂（g）+

O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol
则CO₂（g）与H₂（g）反应生成CH₄（g）与液态水的热化学方程式是

．
（5）熔融盐燃料电池（见图2）是以熔融碳酸盐为电解质，以CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极．已知负极的电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-═5CO₂+2H₂O．正极的电极反应是

．为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定．为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是

．实验过程中，若通入了标准状况下空气448L（假设空气中O₂体积分数为20%），则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH₄

L．

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,离子浓度大小的比较

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用浓度变化量之比等于化学计量数之比计算△c（H₂），再根据n=cV计算n（H₂）；
B．850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol；
C．随反应进行，混合气体总质量不变，总物质的量不变，平均相对分子质量不变；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动；
E．恒容密闭容器中，若充入氦气，体积不变，各物质的浓度不变，速率不变；
（2）根据图象计算平衡浓度计算得到平衡常数，计算浓度商，反应正向进行Q＜K计算判断；
（3）二氧化碳与氢氧化钠的反应为2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O 2NaOH+CO₂=NaHCO₃，根据方程式计算；
（4）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以合适的系数进行加减，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算；
（5）燃料电池中，正极发生的反应一定是氧气得电子的过程；电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳；在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的．

解答： 解：（1）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（H₂）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H₂）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A错误；
B．生成1.2mol氢气，通常条件下放出的热量为41.2kJ×

1.2mol

1mol

=49.44kJ，850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol，故B正确；
C．由图可知4min时到达平衡，随反应进行，混合气体总质量不变，总物质的量不变，平均相对分子质量不变；所以混合气体的平均相对分子质量始终不变化，故Cz正确；
D．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小，故D正确；
E．恒容密闭容器中，若充入氦气，体积不变，各物质的浓度不变，速率不变，故E错误；
故答案为：BCD．
（2）850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中，通入一定量的CO和H₂O，起始浓度c（CO）=0.20mol/L，c（H₂O）=0.30mol/L，CO和H₂O浓度变化分析，平衡浓度一氧化碳为0.08mol/L，水蒸气平衡浓度为0.18mol/L，依据化学三段式计算平衡浓度
               CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L） 0.20     0.30    0        0
变化量（mol/L） 0.12     0.12    0.12      0.12
平衡量（mol/L） 0.08      0.18   0.12     0.12
K=

0.12×0.12

0.08×0.18

=1
在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO，3.0mol H₂O，1.0mol CO₂和xmol H₂，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，Q=

x×1

1×3

＜K=1，得到x＜3；
故答案为：x＜3；
（3）二氧化碳与氢氧化钠的反应为2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O NaOH+CO₂=NaHCO₃，已知n（NaOH）=1.5mol，n（CO₂）=1mol，
设反应生成的Na₂CO₃为xmol，NaHCO₃为ymol，则根据碳原子守恒和钠原子守恒得：2x+y=1.5，x+y=1，解得x=0.5 y=0.5，
溶液中Na₂CO₃的水解程度大于NaHCO₃水解程度，所以溶液中c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），溶液显碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），
所以溶液中各离子浓度从大到小的顺序是：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）已知：①CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②H₂（g）+

O₂（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol
由盖斯定律，②×4-①得CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄ （g）+2H₂O（l）△H=-252.9 kJ/mol
故答案为：CO₂（g）+4H₂（g）═CH₄ （g）+2H₂O（l）△H=-252.9 kJ/mol；
（5）料电池中，正极反应一定是氧气的电子的过程，该电池的电解质环境是熔融碳酸盐，所以电极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）；
电池是以熔融碳酸盐为电解质，可以循环利用的物质只有二氧化碳；
若通入了标准状况下空气448L（假设空气中O₂体积分数为20%），则氧气的物质的量为4mol，根据电极反应为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-，所以转移电子的物质的量为16mol，根据电池的负极电极反应是CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，当转移16mol电子时，消耗CH₄2mol，则CH₄在（标准状况）的体积V=nVm=2mol×22.4L/mol=44.8L，
故答案为：O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2- （或2O₂+4CO₂+8e^-=4CO₃^2-）；CO₂； 44.8．

点评：本题考查化学平衡图象及有关计算、盐的水解原理的应用、热化学方程式、原电池原理的应用及电子转移的计算等，涉及的知识点较多，题目难度较大．

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（2）A→PX的化学方程式为

．
（3）C的结构简式为

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．
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．

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①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1
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．
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温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

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．
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
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