Question

为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H₂O反应转化为绿色能源H₂．已知：
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=-483.6KJ?moL^-1
H₂O （g）=H₂O（l）；△H=-44.0KJ?moL^-1
（1）氢气的燃烧热△H=

 

kJ?moL^-1
（2）①写出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式

 

②往 1L体积不变的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H₂O（g），在t℃时反应并达到平衡，若该反应的化学平衡常数K=1，则t℃时CO的转化率为

 

；反应达到平衡后，升高温度，平衡将向

 

 （填“正”或“逆”）方向移动
③为了提高CO的转化率，可采取的措施是

 

．
A．增大的CO浓度   B．增大的H₂O（g）浓度   C．使用催化剂    D．降低温度
（3）H₂是一种理想的绿色能源，可作燃料电池；若该氢氧燃料电池以KOH为电解质溶液，其负极的电极反应式是

 

．

Answer 1

考点：有关反应热的计算,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：

分析：（1）通常条件下，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为氢气的燃烧热．利用盖斯定律，根据已知热化学方程式乘以合适的系数进行相应加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减，据此书写判断；
（2）①利用盖斯定律，根据已知热化学方程式乘以合适的系数进行相应加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减；
②令参加反应的CO的物质的量为nmol，利用三段式用n表示出平衡时各组分的物质的量，由于各物质的化学计量数都为1，用物质的量代替浓度代入平衡常数计算n的值，再利用转化率定义计算；升高温度平衡向吸热反应移动，结合①中的热化学方程式判断，升高温度平衡移动方向；
③为了提高CO的转化率，应使平衡向正反应移动，结合选项判断平衡移动进行判断．注意增大CO的浓度，平衡向正反应移动，但CO的转化率降低；
（3）原电池负极发生氧化反应，氢气在负极放电，在碱性条件下，氢气放电生成水．

解答： 解：（1）已知：①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
②H₂O （g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ?moL^-1
根据盖斯定律，①×

1

2

+②得H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=

1

2

×（-483.6KJ?moL^-1）+（-44.0KJ?moL^-1）=-285.8KJ?moL^-1；
故答案为：-285.8；
（2）①已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ?moL^-1
根据盖斯定律，①-②得2CO（g）+2H₂O（g）=2H₂（g）+2CO₂（g）△H=-566kJ?moL^-1-（-483.6KJ?moL^-1）=-82.4KJ?moL^-1．
即CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ?moL^-1．
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ?moL^-1；
②令参加反应的CO的物质的量为nmol，则：
            CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol）：1       1       0       0
变化（mol）：n       n       n       n
平衡（mol）：1-n   1-n       n       n
所以

n×n

(1-n)×(1-n)

=1，解得n=0.5，故t℃时CO的转化率为

0.5mol

1mol

×100%=50%；
由①可知该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，
故答案为：50%；逆；
③A．增大的CO浓度，平衡向正反应移动，但CO的转化率降低，故A错误；
B．增大的H₂O（g）浓度，平衡向正反应移动，但CO的转化率增大，故B正确；
C．使用催化剂加快反应速率，平衡不移动，CO转化率不变，故C错误；
D．降低温度平衡向正反应移动，但CO的转化率增大，故D正确．
故答案为：BD；
（3）原电池负极发生氧化反应，氢气在负极放电，在碱性条件下，氢气放电生成水，负极电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，
故答案为：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．

点评：本题考查燃烧热概念、热化学方程式书写与计算、化学平衡移动与计算、平衡常数、原电池等，是对知识的综合应用，题目难度中等，注意理解把握燃烧热的概念和三段式在化学平衡计算中的应用．