Question

碳及其化合物有广泛的用途。

（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：

C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡转化率的是          。(填序号)

A．升高温度　  B．增加碳的用量   C．加入催化剂　　D．用CO吸收剂除去CO

（2）又知，C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ•mol^-1

则CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）的焓变△H=          

（3）CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池负极反应式为：                          。

若用该电池提供的电能电解60mL NaCl溶液，设有0.01molCH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部溢出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH=                

（4）将一定量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：

CO(g)＋H₂O(g)        CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下数据：

温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol[学科	达到平衡所x需时间/min
H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

 

通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字) 　　　　　　　　　　。

改变反应的某一条件，反应进行到tmin时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为（用一个离子方程式表示）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨。合成氨反应原理为：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)   ΔH＝-92.4kJ•mol^-1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图。

不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如下图1。

图1                                         图2

请回答下列问题：

①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为                  。

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。

 

Answer 1

【答案】

(15分)（1）A D（２分）   （2）-41.2kJ•mol^-1   （2分）

（3）CH₃OH(g) +H₂O-6e^-= CO₂ +6H⁺　  （2分）14（2分）

（4）

3CO₂ + 5OH^- = 2CO₃^2- + HCO₃^- + 2H₂O

（5）①使用催化剂（1分）。

②

（2分，纵坐标起点可以大于0。Ⅲ比Ⅰ快1分，比Ⅰ少1分）

【解析】

试题分析：⑴C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，是吸热反应，升高温度平衡正向移动，A正确，增加碳的的用量不能增加反应物浓度，平衡不移动，B不正确，催化剂只加快反应速率，不能使平衡移动，C不正确，吸收剂吸收CO，减小生成物浓度，平衡正向移动，D正确，选A D。⑵根据盖斯定律：①C(s)＋ H₂O(g)  CO(g) ＋H₂(g)  ΔH= +131.3 kJ•mol^-1，②C（s）+ CO₂（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ•mol^-1，①―②得：CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g）ΔH=―41.2kJ•mol^-1  ，答案：―41.2kJ•mol^-1。⑶甲醇燃料电池，甲醇作还原剂，在负极上发生氧化反应，用稀硫酸作电解质溶液，电极反应为：CH₃OH(g) +H₂O-6e^-= CO₂ +6H⁺　。2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑, CH₃OH(g) ~  6e^-  ~ 6NaOH，0.01molCH₃OH完全放电，生成0.06molNaOH，c(OH^―)= 0.06mol/0.06L=1mol/l，pH=-lg c(H^＋ )= -lg 10^-14=14.答案：CH₃OH(g) +H₂O-6e^-= CO₂ +6H⁺　、 14；⑷

平衡常数为

n（CO₂）=0，6mol；n（OH^－）=0.2ml×5mol·L^－1=1mol；

CO₂+2OH^－=CO₃^2－+H₂O；CO₂+OH^－=HCO₃^－；

依据反应n（CO₂）：n（OH^－）=0.6：1=3：5可知反应生成产物有碳酸钠和碳酸氢钠，根据物质的量之比，利用直平法得到离子方程式：3CO₂+5OH^－=2CO₃^2－+HCO₃^－+2H₂O；

故答案为：0.17 和3CO₂+5OH^－=2CO₃^2－+HCO₃^－+2H₂O；

⑸①N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)   ΔH＝-92.4kJ•mol^-1，为体积减小的反应，与实验Ⅰ比较，平衡不移动，不可能是改变压强，又反应速率加快，实验Ⅱ改变的条件为使用催化剂。答案：使用催化剂；

②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，速率加快，平衡逆向移动，实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图

考点：考查了反应能量守恒的分析判断，化学平衡三段式计算方法，转化率的计算应用，平衡影响因素，平衡移动原理的应用，热化学方程式的书写，反应产物判断的计算应用，题目难度中等．