Question

【题目】工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)， 某研究小组分别在体积均为2L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，相关数据如下：

容器 编号	温度 /℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
		CO	H2O	CO2	H2
①	650	1	2	0.4	0.4	5	16.4kJ
②	650	2	4			t1	Q1 kJ
③	900	2	4	1.6	1.6	t2	Q2 kJ

（1）容器③中反应达平衡时，CO的转化率为_____________。

（2）容器①中反应达平衡这段时间，化学反应速率v (H2) =_______________。

（3）下列叙述正确的是 _____________（填字母序号）。

a．平衡时，容器①和容器②中CO2的体积分数相等

b．反应达平衡状态时，Q2 > Q1 > 32.8 kJ c．达到平衡的时间：t2 > t1>2.5 min

d．该反应的热化学方程式可表示为：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol

（4）某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K2CO3为电解质，请写出该燃料电池正极的电极反应式______________________________________________；

Answer 1

【答案】 80% 0.04mol/(L·min) a O2+2CO2+4e-=2CO32-

【解析】（1）容器③中反应达平衡时生成氢气是1.6mol，根据方程式可知消耗CO是1.6mol，所以CO的转化率为1.6/2×100%＝80%。（2）容器①中反应达平衡这段时间生成氢气是0.4mol，浓度是0.4mol÷2L＝0.2mol/L，所以化学反应速率v (H2) =0.2mol/L÷5min＝0.04mol/(L·min)。（3）a．正反应体积不变，容器①和容器②中温度、容积相同，起始量之比相同，因此是等效平衡，则平衡时，容器①和容器②中CO2的体积分数相等，a正确；b．容器①和容器②中平衡等效，则②中平衡时生成氢气是0.8mol，所以反应达平衡状态时，Q2 >Q1＝32.8 kJ，b错误；c．温度高，浓度大，反应速率快，则达到平衡的时间：t2＜t1＜5 min，c错误；d．根据以上分析可知升高温度平衡向正反应方向进行，正反应是吸热反应，该反应的热化学方程式可表示为：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) △H＝+41 kJ/mol，d错误，答案选a；（4）原电池中正极发生得到电子的还原反应，因此空气在正极通入，由于是以熔融态的K2CO3为电解质，因此该燃料电池正极的电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32-。