Question

【题目】CO是煤气的主要成分之一，H2S是许多煤化工产品的原料气。工业上，生产水煤气的主要反应如下：

Ⅰ.H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g) △H=x kJ·mol-1

Ⅱ. CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H =-41.2kJ mol-1

（1）已知：2C(8)+O2(g)=2CO(g) △H =-220kJ mol-1；利用下表中几种共价键的键能可以确定氢气

燃烧生成气态水的热化学反应方程式。

化学键	O=O	H-H	O-H
键能(kJ/mol)	496	436	462

则H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(s) △H=___________kJ·mol-1

（2）一定温度下，在1.0L密闭容器中放入1molC(s)、1molH2O(g)进行反应，反应时间（f)与容器内气体总压强（P)的数据如图：

回答下列问题:

①下列事实能够说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。

a.各反应物和生成物浓度相等 b.该反应的△H不变

c. v正(CO)=v逆(H2) d.混合气体的平均相对分子质量不变

②由图中数据计算，该反应的平衡常数K=___________(精确到小数点后第二位)。

（3）现有两个体积相同的2L恒容密闭容器M、N，在M中充入1mol CO和1mol H2O，在N中充入1molCO2和1molH2，均在700℃下开始按Ⅱ进行反应，达到平衡时，容器M中CO的转化率α1与容器N中CO2的转化率α2的关系为________ (写数学表达式)。

（4）氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：

电离平衡常数	H2CO3	H2S
Ka1	4.4×l0-7	1.3×l0-7
Ka2	4.7×10-11	7. l×l0-15

煤的气化过程中产生的H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为_______________；

常温下，用100mL 0.1mol·L-1NaOH溶液吸收224mL (标况)H2S气体，反应后溶液中的离子浓度由大到小的顺序为____________________。

（5）硫化氢高温分解得到单质硫，钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质，电池的总反应为2Na+xSNa2Sx(，反应原理如图17所示；则电池放电时，正极反应式为：_____________________。

Answer 1

【答案】 +130 cd 14.73mol/L α1+α2=100% H2S+CO32-=HS-+ c(Na+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(S2-) xS+2e-=

【解析】(1)先由键能求出2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）的焓变△H2=436kJ·mol-1×2+496kJ·mol-1-462kJ·mol-1×4=-480kJ·mol-1；再盖斯定律求解。令2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H1=-220kJ mol-1 ①，2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-480kJ·mol-1 ②，盖斯定律得①-②得：2C（s）+2H2O（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=△H1－△H2，则反应C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=（△H1－△H2）/2=(-220kJ mol-1 +480kJ mol-1)/2=+130kJ mol-1 。（2）H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g) △H=+130kJ mol-1,是气体体积变大的反应，C为固体，a、各反应物和生成物浓度相等，不能说明正反应速率等于逆反应速率，故a错误；b、该反应的△H不变，△H与是否到达平衡无关，与反应中各物质的化学计量数有关，故b错误；

c、 如V正（CO）=V逆（H2），由速率之比等于其化学计量数之比，则V正（CO）=V逆（CO），反应到达平衡，故c正确； d、随反应进行，混合气体总质量增大，容器容积不变，混合气体密度增大，混合气体密度不变，说明到达平衡，故d正确；故选cd。②反应前后气体物质的量增大为反应的水的量，所以由总压强p和起始压强p0计算反应物水的转化率α（H2O）的表达式=（P-P0）/P0×100%=（P/P0-1）×100%；平衡时A的转化率=(9.53-4.91)/4.91×100%=94.1%,由图中数据计算，

H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)

起始量（mol·L－1） 1 1 0 0

变化量（mol·L－1）94.1% 94.1% 94.1%

平衡量（mol·L－1）（1-94.1%） 94.1% 94.1%

该反应的平衡常数K= = 14.73mol/L

（3）现有两个体积相同的2L恒容密闭容器M、N，在M中充入lmol CO和lmol H2O，容器M中CO的转化率α1， CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ，平衡常数为：K= ；在N中充入lmolCO2和1molH2，均在700℃下开始按Ⅱ进行反应，达到平衡时，容器N中CO2的转化率α2，CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ，平衡常数为：K=，平衡温度相同，K值相同，容器M中CO的转化率α1与容器N中CO2的转化率α2的关系为1-a1=a2；

（4）由于Ka2=4.7×10-11＜Ka1=1.3×l0-7＜Ka1=4.40×10-7、Ka2=4.7×10-11＞Ka2=7. l×l0-15，所以氢硫酸能够与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠和硫氢化钠，反应的离子方程式为：CO32－+H2S=HCO3－+HS－；224mL (标况)H2S为224mL/22.4L·mol－1=0.01mol，与0.01molNaOH反应生成0.01molNaHS，水解大于电离，溶液中离子浓度大小为：c(Na+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(S2-) ；（5）正极反应式为：xS+2e-=。