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水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过炽热的炭制得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1
(1)某温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示.请填写表中相应的空格.
容器
编号
c(H2O)
/mol?L-1
c(CO)
/mol?L-1
c(H2
/mol?L-1
v、v比较
I 0.06 0.60 0.10 v=v
II 0.06 0.50 0.40
III 0.12 0.40 0.80 v<v
IV 0.12 0.30 v=v
(2)另有一个容积可变的密闭容器.恒温恒压下,向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸气 (H2O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍.平衡时水蒸气的转化率为
25%
25%
;向该容器中补充 a mol 炭,水蒸气的转化率将
不变
不变
(填“增大”、“减小”、“不变”).
(3)在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 据研究,给合成甲醇反应体系中通入少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是(用化学方程式表示)
Cu2O+CO2Cu+CO2
Cu2O+CO2Cu+CO2

(4)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,其中一极通入CO,另一极通入空气和CO2的混合气体.根据上述信息,该燃料电池:负极反应式为
2CO-4e-+2CO32-=4CO2
2CO-4e-+2CO32-=4CO2
;正极反应式为
O2+4e-+2CO2=2CO32-
O2+4e-+2CO2=2CO32-
分析:(1)利用平衡常数计算,Ⅰ反应v=v,则达平衡状态,K=
0.1×0.6
0.06
=1,计算出反应的浓度幂之积,与平衡常数比较,然后进行判断;
(2)利用三段式法计算,固体对反应速率和化学平衡都没有影响,加入碳粉,水蒸气的转化率不变;
(3)Cu2O能被CO还原生成CO2和Cu,该反应为可逆反应;
(4)通入CO的一极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2,通入空气和CO2的混合气体一极为原电池的正极,发生还原反应,
电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-
解答:解:(1)利用平衡常数计算,Ⅰ反应v=v,则达平衡状态,K=
0.1×0.6
0.06
=1,反应Ⅱ中
0.5×0.4
0,06
>1,则反应未达到平衡,平衡向逆反应方向移动,则v<v
反应Ⅳv=v,说明反应达平衡状态,则有
0.3×c(H2)
0.12
= 1
,c(H2)=0.4/mol?L-1,故答案为:①v<v; ②0.40;
(2)设平衡时转化水蒸气为xmol,
       C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
起始:1.0mol           0       0 
转化:x               x       x
平衡:(1-x)             x       x
1-x+x+x
1
=1.25
,x=0.25(mol),平衡时水蒸气的转化率为
0.25
1
×100%
=25%,
固体对反应速率和化学平衡都没有影响,加入碳粉,水蒸气的转化率不变,故答案为:25%;不变;
(3)Cu2O能被CO还原生成CO2和Cu,该反应为可逆反应,反应体系中通入少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,反应为Cu2O+CO2Cu+CO2
故答案为:Cu2O+CO2Cu+CO2
(4)通入CO的一极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为2CO-4e-+2CO32-=4CO2,通入空气和CO2的混合气体一极为原电池的正极,发生还原反应,
电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-,故答案为:2CO-4e-+2CO32-=4CO2; O2+4e-+2CO2=2CO32-
点评:本题考查化学平衡计算,以及电化学知识,题目难度中等,本题注意平衡常数的利用.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:2013届甘肃省甘谷一中高三上学期第一次检测考试理综化学试卷(带解析) 题型:填空题

(14分)水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过炽热的炭制得:C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g)  △H=+131kJ?mol1
⑴T温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。

 容器
编号
c(H2O)
/mol·L1
c(CO)
/mol·L1
c(H2)
/mol·L1
vv比较
I
0.06
0.60
0.10
vv
II
0.06
0.50
0.40

III
0.12
0.40
0.80
vv
IV
0.12
0.30

vv
               在T温度下该反应的化学平衡常数为       
⑵另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下,向其中加入1.0mol炭和1.0 mol水蒸气 (H2O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为        ;向该容器中补充a mol 炭,水蒸气的转化率将         (填 “增大”、“减小”、“不变”)。
⑶在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H>0给合成甲醇反应体系中通入少量CO则平衡向       移动,减小压强则平衡向       移动,降低温度则平衡向       移动(填左,右,不)
⑷熔融盐燃料电池具有高的发电效率,该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,其中一极通入CO,另一极通入空气和CO2的混合气体。根据上述信息,该燃料电池:负极反应式为                           ;正极反应式为                       
(5)已知在常温常压下:
①2CH3OH (l)+3O2 (g) == 2CO2 (g)+4H2O (g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol1
②2CO (g)+O2 (g) == 2CO2 (g)  ΔH2=-566.0 kJ·mol1
③H2O (g) = H2O (l) ΔH3=-44.0 kJ·mol1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________________      

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科目:高中化学 来源:2013届甘肃省高三上学期第一次检测考试理综化学试卷(解析版) 题型:填空题

(14分)水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过炽热的炭制得:C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g)  △H =+131kJ•mol1

⑴T温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。

 容器

编号

c(H2O)

/mol·L1

c(CO)

/mol·L1

c(H2)

/mol·L1

vv比较

I

0.06

0.60

0.10

vv

II

0.06

0.50

0.40

III

0.12

0.40

0.80

vv

IV

0.12

0.30

vv

                 在T温度下该反应的化学平衡常数为       

⑵另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下,向其中加入1.0mol炭和1.0 mol水蒸气 (H2O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为         ;向该容器中补充 a mol 炭,水蒸气的转化率将          (填 “增大”、“减小”、“不变”)。

⑶在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H>0给合成甲醇反应体系中通入少量CO则平衡向        移动,减小压强则平衡向        移动,降低温度则平衡向        移动(填左,右,不)

⑷熔融盐燃料电池具有高的发电效率,该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,其中一极通入CO,另一极通入空气和CO2的混合气体。根据上述信息,该燃料电池:负极反应式为                            ;正极反应式为                       

(5)已知在常温常压下:

①2CH3OH (l)+3O2 (g) == 2CO2 (g)+4H2O (g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol1

②2CO (g)+O2 (g) == 2CO2 (g)  ΔH2=-566.0 kJ·mol1

③H2O (g) = H2O (l) ΔH3=-44.0 kJ·mol1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________________      

 

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科目:高中化学 来源:模拟题 题型:填空题

水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过炽热的炭制得:
C(s)+H2O(g)CO (g) +H2(g) △H=+131 kJ.mol-1。
(1)某温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其他物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下 表所示。请填写表中相应的空格。
(2)另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下,向其中加入1.0 mol炭和1.0 mol水蒸气,发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1. 25倍。平衡时水蒸气的转化率为___;向该容器中补充a mol炭,水蒸气的转化率将___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),据研究,向合成甲醇的反应体系中通入少量CO,有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是___ (用化学方程式表示)。

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科目:高中化学 来源:2011年陕西师大附中高考化学三模试卷(解析版) 题型:解答题

水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过炽热的炭制得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H=+131kJ?mol-1
(1)某温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中炭足量,其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示.请填写表中相应的空格.
容器
编号
c(H2O)
/mol?L-1
c(CO)
/mol?L-1
c(H2
/mol?L-1
v、v比较
I0.060.600.10v=v
II0.060.500.40
III0.120.400.80v<v
IV0.120.30v=v
(2)另有一个容积可变的密闭容器.恒温恒压下,向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸气 (H2O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍.平衡时水蒸气的转化率为______;向该容器中补充 a mol 炭,水蒸气的转化率将______(填“增大”、“减小”、“不变”).
(3)在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 据研究,给合成甲醇反应体系中通入少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是(用化学方程式表示)______.
(4)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,该电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,其中一极通入CO,另一极通入空气和CO2的混合气体.根据上述信息,该燃料电池:负极反应式为______;正极反应式为______.

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